Aquest llibre és una obra col·lectiva concebuda , dissenyada i creada al Depar tament d ’ Edicions de Grup Promotor / Santillana , dirigit per Teresa Grence Ruiz i Anna Sagristà Mas. En l ’elaboració han par ticipat: Bárbara Braña Borja David Sánchez Gómez María del Carmen Vidal Fernández ASSESSOR AMENT Anna Pous Saltor EDICIÓ Clara Cuennet Mas Bárbara Braña Borja EDICIÓ EXECUTIVA David Sánchez Gómez DIRECCIÓ DEL PROJECTE Antonio Brandi Fernández Les activitats d’aquest llibre no s’han de fer mai al llibre mateix. Les taules, els esquemes i altres recursos que s’hi inclouen són models perquè l ’alumnat els traslladi a la llibreta. 3 E S O Física i Química
Índex Uni tat Si tuac ió d ’aprenentatge. E L R E P T E El s Obj ect ius de Desenvo lupament Sostenibl e (ODS) i l es seves metes Competènc i es espec í f iques 1 La ciència i la mesura 8 Enregistrar un vídeo tutorial sobre el mètode científic. Mesurem per conèixer amb certesa científica 1. Entendre les raons que provoquen els principals fenòmens fisicoquímics de l’entorn i explicar-los mitjançant les lleis i les teories científiques adequades per resoldre problemes que millorin la realitat propera i la qualitat de vida humana. 2. Expressar les observacions que fa l’alumnat en forma de preguntes, formular hipòtesis que les expliquin i demostrar aquestes hipòtesis amb l’experimentació científica, la indagació i la cerca d ’evidències, per desenvolupar els raonaments propis del pensament científic i millorar les destreses en lús de les metodologies científiques. 3. Emprar amb facilitat les regles i normes bàsiques de la física i la química pel que fa al llenguatge de la IUPAC, al llenguatge matemàtic, a l’ús de les unitats de mesura correctes, a l’ús segur del laboratori i a la interpretació i la producció de dades i informació en diferents formats i fonts (textos, enunciats, taules, gràfics, informes, manuals, diagrames, fórmules, esquemes, models, símbols, etc.), per tal de reconèixer el caràcter universal del llenguatge científic i la necessitat que es doni una comunicació fiable en la investigació i la ciència entre diferents països i cultures. 4. Utilitzar de manera crítica i eficient plataformes tecnològiques i recursos diversos per fomentar la creativitat, el desenvolupament personal i l’aprenentatge individual i social, a través de la consulta d ’informació, la creació de materials i la comunicació efectiva. 5. Utilitzar les estratègies pròpies del treball col·laboratiu que permetin potenciar el creixement entre iguals com a base emprenedora d ’una comunitat científica crítica, ètica i eficient, per entendre la importància del paper de la ciència en la millora de la societat i la conservació del medi ambient. 6. Comprendre la ciència com una construcció col·lectiva canviant, a la qual no només participen les persones dedicades a la ciència, sinó que també requereix la interacció amb la resta de la societat, per així obtenir resultats que repercuteixin en l’avenç tecnològic, econòmic, ambiental i social. 2 Els gasos 34 Preparar una fira científica per organitzarla al vostre centre. Navegació a través de l’aire Meta 4.1 3 L’àtom 56 Elaborar el guió d ’una sèrie radioactiva. Àtoms molt energètics Meta 12.4 4 Elements i compostos 82 Dissenyar una app sobre la taula periòdica. La química en la tecnologia Meta 12.2 5 Les reaccions químiques 104 Lluitar contra els incendis i el canvi climàtic. La química dels incendis Meta 15.2 SOTMÈS A REVISIÓ* *En podreu consultar l’índex definitiu a edupack.cat 2
Sabers bàs i cs Conceptes Procediment s c i ent í f i cs Act i tud cr í t i ca 1. Les ciències experimentals 2. El mètode científic 3. Aplicació del mètode científic 4. Aplicacions tecnològiques de la investigació científica 5. La mesura 6. El treball al laboratori Manipulació de sòlids. Manipulació de líquids. Pesatge de substàncies. Mesurament de volums. Investiguem la relació entre la massa i el volum dels cossos. L’astrologia és una ciència? 1. L’estudi dels gasos 2. La pressió atmosfèrica 3. Les lleis dels gasos. Llei de Boyle-Mariotte 4. Les lleis dels gasos. Llei de Gay-Lussac 5. Les lleis dels gasos. Llei de Charles 6. L’equació general dels gasos ideals 7. La teoria cinètica dels gasos Relacionem la pressió atmosfèrica i la llei de Boyle-Mariotte. Comprovem experimentalment la llei de Boyle-Mariotte. Relacionem la pressió atmosfèrica i la llei de Gay-Lussac. Relacionem la pressió atmosfèrica i la llei de Charles. Comprovem experimentalment la llei de Charles. Et pot matar una bombolla al sèrum? 1. Els àtoms. Models atòmics 2. Les partícules que forman els àtoms 3. Avenços en el model atòmic 4. Com es representen els àtoms 5. Isòtops 6. Massa atòmica 7. Els àtoms i l’electricitat 8. Ions: anions i cations 9. La radioactivitat Analitzem el color de les substàncies. Els microones són radioactius? 1. Història dels elements 2. La taula periòdica dels elements 3. Els elements químics més comuns 4. Com es presenta la matèria 5. Els compostos químics més comuns Analitzem els elements presents en un telèfon mòbil. Separem els elements d ’un compost. El calci de la llet és millor que el d ’altres aliments? 1. Les reaccions químiques 2. Com es produeix una reacció química 3. L’equació química 4. Càlculs en les reaccions químiques 5. Reaccions químiques d ’interès 6. La química i el medi ambient 7. Els medicaments i les drogues 8. La química i el progrés Estudiem la reacció d ’oxidació del magnesi. Estudiem la reacció entre el vinagre i el bicarbonat. Estudiem la reacció entre el HCℓ i el NH3. Dissolem la closca d ’un ou. Estudiem la reacció entre el ferro i una dissolució de sulfat de coure(II). Són drogues l’alcohol i el tabac? SOTMÈS A REVISIÓ* 3
Uni tat Si tuac ió d ’aprenentatge. E L R E P T E El s Obj ect ius de Desenvo lupament Sostenibl e (ODS) i l es seves metes Competènc i es espec í f iques 6 Les forces i les màquines 132 Dissenyar màquines que ajudin altres persones. Màquines que ajuden les persones Meta 10.2 1. Entendre les raons que provoquen els principals fenòmens fisicoquímics de l’entorn i explicar-los mitjançant les lleis i les teories científiques adequades per resoldre problemes que millorin la realitat propera i la qualitat de vida humana. 2. Expressar les observacions que fa l’alumnat en forma de preguntes, formular hipòtesis que les expliquin i demostrar aquestes hipòtesis amb l’experimentació científica, la indagació i la cerca d ’evidències, per desenvolupar els raonaments propis del pensament científic i millorar les destreses en lús de les metodologies científiques. 3. Emprar amb facilitat les regles i normes bàsiques de la física i la química pel que fa al llenguatge de la IUPAC, al llenguatge matemàtic, a l’ús de les unitats de mesura correctes, a l’ús segur del laboratori i a la interpretació i la producció de dades i informació en diferents formats i fonts (textos, enunciats, taules, gràfics, informes, manuals, diagrames, fórmules, esquemes, models, símbols, etc.), per tal de reconèixer el caràcter universal del llenguatge científic i la necessitat que es doni una comunicació fiable en la investigació i la ciència entre diferents països i cultures. 4. Utilitzar de manera crítica i eficient plataformes tecnològiques i recursos diversos per fomentar la creativitat, el desenvolupament personal i l’aprenentatge individual i social, a través de la consulta d ’informació, la creació de materials i la comunicació efectiva. 5. Utilitzar les estratègies pròpies del treball col·laboratiu que permetin potenciar el creixement entre iguals com a base emprenedora d ’una comunitat científica crítica, ètica i eficient, per entendre la importància del paper de la ciència en la millora de la societat i la conservació del medi ambient. 6. Comprendre la ciència com una construcció col·lectiva canviant, a la qual no només participen les persones dedicades a la ciència, sinó que també requereix la interacció amb la resta de la societat, per així obtenir resultats que repercuteixin en l’avenç tecnològic, econòmic, ambiental i social. 7 El moviment 154 Idear una campanya per millorar la seguretat viària a la meva població. Circulem amb seguretat Meta 3.6 8 L’electricitat i l’electrònica 186 Proposar accions per reduir la brossa tecnològica. L’electricitat va canviar les nostres vides Meta 12.5 9 L’energia elèctrica 212 Elaborar propostes per renovar centrals elèctriques. La jubilació de les centrals elèctriques Meta 13.3 Annexos 234 Índex SOTMÈS A REVISIÓ* *En podreu consultar l’índex definitiu a edupack.cat 4
Sabers bàs i cs Conceptes Procediment s c i ent í f i cs Act i tud cr í t i ca 1. Què és una força? 2. Les forces i les deformacions 3. Acció de diverses forces 4. Forces del nostre entorn 5. Les màquines i les forces Deduïm la relació entre la força i l’estirament d ’una molla. Determinem la constant k d ’una molla. Estudiem la força que s’ha d ’aplicar perquè un cos estigui en equilibri. Analitzem de quina manera les forces pes, normal i de fregament afecten el moviment d ’un cos. La força de fregament d ’un cotxe, influeix en la contaminació? 1. La velocitat 2. Moviment rectilini uniforme (MRU) 3. L’acceleració. Moviments amb acceleració (MRUA) 4. Moviment circular uniforme (MCU) 5. Les forces i el moviment. Les lleis de Newton Calculem la velocitat d ’un moviment a partir del gràfic. Calculem l’acceleració a partir del gràfic velocitat-temps. Mesurem la velocitat mitjana en un MRUA. Els ciclistes tenen prioritat en els passos de vianants? 1. El corrent elèctric 2. Els circuits elèctrics 3. Magnituds elèctriques 4. La llei d ’Ohm 5. Càlculs en circuits elèctrics 6. L’aprofitament del corrent elèctric 7. Aplicacions del corrent elèctric 8. L’electrònica Relacionem la intensitat, el voltatge i la resistència d ’un element. Analitzem les aplicacions de l’electrònica en un telèfon mòbil. Unes quantes piles poden contaminar tota l’aigua d ’una piscina olímpica? 1. Generadors de corrent elèctric 2. Les centrals elèctriques 3. Transport i distribució d ’electricitat 4. Producció i consum de l’energia elèctrica 5. Impacte mediambiental de l’energia elèctrica 6. L’electricitat a casa Analitzem com funciona un generador de corrent altern. Coses que es diuen sobre l’energia… Formulació inorgànica Taula periòdica dels elements SOTMÈS A REVISIÓ* 5
Aprendre és un camí llarg que recorreràs tota la vida. La meta sempre és recórrer CONSTRUINT MONS més equitatius, més justos, més sostenibles. Per això, hem pensat en aquest itinerari per a tu: Itinerari didàctic L’àtom 3 F E S M E M Ò R I A R E P T E Elaborar el guió d’una sèrie radioactiva Àtoms mol t energèt ics Central nuclear de Txernòbil (Ucraïna), abril de 1986. Durant una prova es produeix una detonació que fa esclatar un dels reactors nuclears. Una infinitat de partícules radioactives contaminen l’atmosfera, l’aigua, la vegetació, els animals..., i les persones dels voltants, que no podran tornar a viure en aquesta regió fins que no passin moltíssims anys. El 2019 es va estrenar una sèrie sobre aquest accident. T’atreveixes a elaborar el guió d’una sèrie en què l’energia nuclear sigui protagonista? Al llarg de les pàgines següents t’hi ajudarem. Amb aquest repte cont r ibui ràs a . . . «Per al 2030, aconseguir la gestió ecològicament racional dels productes químics i dels residus al llarg del seu cicle de vida, [...] i reduir-ne de manera significativa l’alliberament a l’atmosfera, a l’aigua i al sòl a fi de minimitzar-ne els efectes adversos sobre la salut humana i el medi ambient» (Meta 12.4). Mentre escrius el guió de la sèrie aprendràs què és la radioactivitat, algunes de les seves aplicacions i les característiques dels residus radioactius i com s’han de gestionar per poder aconseguir aquesta meta dels ODS. Què és un àtom? Quines partícules formen els àtoms? Quina relació hi ha entre els àtoms i l’electricitat? Què és l’energia nuclear? Quins altres tipus d ’energia recordes? Descriu-los. INTERPRETO LA IMATGE Observa la imatge gran de l’esquerra. L’any 2016 es va col·locar una estructura gegantesca de 30.000 tones d ’acer per tapar les restes del reactor nuclear de Txernòbil. Va costar 1.500 milions d ’euros. Per què es va construir si ja han passat dècades des de l’accident? L’estructura es va muntar separada de la ubicació final i després la van traslladar fins que va quedar situada a sobre del reactor. Per què es devia fer així? Per què diries que es va utilitzar acer en lloc de fusta o alumini per cobrir el reactor? Observa aquesta altra imatge de l’esquerra. Per què fan servir vestits especials els qui treballen amb residus radioactius? EN AQUESTA UNITAT. . . Els àtoms. Models atòmics Les partícules que formen els àtoms Avenços en el model atòmic Àtoms, isòtops i massa atòmica Els àtoms i l’electricitat Ions: anions i cations La radioactivitat 57 56 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 56-57 25/2/22 9:32 DE QUÈ ESTÀ FETA LA MATÈRIA? Tot el que ens envolta està format per àtoms. L’ÀTOM I L’ELECTRICITAT Quan freguem certs materials, s’electritzen i hi apareixen dos tipus de forces. ENERGIA RADIANT L’energia radiant és l’energia que transporten les radiacions electromagnètiques. Quan freguem un objecte, els seus àtoms poden guanyar o perdre electrons i adquirir càrrega elèctrica negativa o positiva. REPASSO FÍSICA I QUÍMICA R E P T E 1 Classifica les partícules que formen l’àtom segons si són al nucli o a l’escorça. 2 Observa l’esquema de l’energia i els tipus de radiació electromagnètica; després descriu per a cadascun alguna aplicació o dispositiu que utilitzis habitualment. 3 Comprova experimentalment si diferents materials s’electritzen quan els freguem. Per exemple, prova de fregar un bolígraf de plàstic contra el jersei i atreure’n trossets de paper. Després, frega’l amb una peça de cotó. Ara fes el mateix amb un llapis de fusta en lloc del bolígraf de plàstic. A C T I V I T A T S + Protó: partícula amb càrrega elèctrica positiva. Neutró: partícula sense càrrega elèctrica. - Electró: partícula amb càrrega elèctrica negativa . Repulsió Atracció Dos trossos de vidre electritzats es repel·leixen. Dos trossos d’ambre electritzats es repel·leixen. El vidre i l’ambre electritzats s’atreuen. ENERGIA Ones de ràdio Microones Infraroig Visible Ultraviolat Raigs X Raigs c 2 àtoms d’oxigen 2 àtoms de nitrogen àtoms de silici 2 àtoms d’hidrogen i 1 àtom d’oxigen àtoms de carboni àtoms d’alumini Escorça Nucli ESTRUCTURA D’UN ÀTOM 58 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 58 25/2/22 9:32 Massa Càrrega elèctrica Protó 1 u +1 e Electró 1/1.836 u -1 e Neutró 1 u 0 3 10 Calcula quants protons hi ha d’haver perquè la massa total sigui 1 kg. I neutrons? I electrons? 11 Calcula quants protons hi ha d’haver perquè la càrrega elèctrica total sigui 1 C. I electrons? A C T I V I T A T S 2.2. Escala atòmica Com que els protons, els neutrons i els electrons són partícules molt petites, quan es treballa amb àtoms s ’ u t i l i t za sov i n t l ’ e s ca l a a t òmi ca , que fa servir com a unitat de massa i càrrega quantitats aproximades a la massa i la càrrega d’un protó. E X E M P L E R E S O LT 1 Calcula la massa i la càrrega de l’àtom de la il·lustració. Expressa el resultat en unitats de l’SI i en escala atòmica. 1. Compta les partícules de cada classe que hi ha a l’àtom. Protons: 2 Neutrons: 3 Electrons: 2 2. Localitza les dades de la massa i de la càrrega de cada partícula i fes una taula per indicar el nombre de partícules i el càlcul de la massa i de la càrrega de cada tipus de partícules en unitats de l’SI. Després, calcula-ho per a tot l’àtom. Partícules Quantitat Massa (kg) Càrrega (C) Protó 2 2 ? 1,673 ? 10-27 = 3,346 ? 10-27 2 ? (+1,6 ? 10-19) = +3,2 ? 10-19 Neutró 3 3 ? 1,675 ? 10-27 = 5,025 ? 10-27 3 ? 0 = 0 Electró 2 2 ? 9,11 ? 10-31 = 1,822 ? 10-30 2 ? (-1,6 ? 10-19) = -3,2 ? 10-19 Total àtom 8,373 ? 10-27 0 La massa de l’àtom és 8,373 ? 10-27 kg i la càrrega és 0 C. 3. Repeteix el pas anterior treballant en unitats atòmiques. Partícules Quantitat Massa (u) Càrrega (e) Protó 2 2 ? 1 = 2 2 ? (+1) = +2 Neutró 3 3 ? 1 = 3 3 ? 0 = 0 Electró 2 2 ? 0 = 0 * 2 ? (-1) = -2 Total àtom 5 0 La massa de l’àtom és 5 u i la càrrega és 0 e. unitat de massa atòmica (u): unitat de càrrega atòmica (e): 1 u = 1,66 ? 10-27 kg 1 e = 1,6 ? 10-19 C * En unitats de massa atòmica podem considerar nul·la la massa de l’electró. 61 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 61 25/2/22 9:38 LA SITUACIÓ D’APRENENTATGE. EL REPTE 1 UN ODS I LES SEVES METES 2 LES COMPETÈNCIES ESPECÍFIQUES 3 Exprimeix-te el cervell per recordar el que saps. Fes memòria dels coneixements adquirits en altres cursos, en altres unitats o en la teva experiència. Contribueix a complir una o més metes dels Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) fent realitat el repte. Observa i aprèn. ANALITZA exemples resolts, després aplica el que has après i RESOL problemes. Pensa i expressa’t amb esperit crític a partir de les diferents ACTIVITATS que es proposen. Pensa críticament. Debat sobre la veracitat d ’aquests continguts. A la secció CERT O FALS? trobaràs propostes per aprendre a produir informació veraç i a desmuntar fake news i mites. Reflexiona sobre un aspecte de la vida quotidiana posant-te al lloc dels personatges que el presenten. Accepta el repte que es proposa a partir de la situació d ’aprenentatge. Empra el REPÀS inicial, revisa el que ja saps i relaciona aquests coneixements amb el que aprendràs. Investiga, pensa i respon les questions que t’ajudaran a anar resolent el repte i a adquirir competències específiques. Estudiem la reacció entre el HCℓ i el NH3 5 1. Amb la pipeta, agafa una mica d’amoníac i aboca’l sobre un cotó. Després col·loca’l en un extrem del tub i tapa’l amb el tap de goma. 2. De manera similar, posa un cotó amb àcid clorhídric a l’altre extrem del tub. 3. Al cap d’una estona, apareixerà un núvol blanc al tub fins que l’ompli del tot. Deixa que progressi durant una hora i veuràs un polsim blanc que es diposita a la part inferior del tub. 8 Quin detall evident ens informa que té lloc una reacció química? 9 Quina diferència trobes entre la matèria abans i després d’aquesta reacció? Molt de compte! Com que treballaràs amb substàncies corrosives, empra guants de goma i extrema la precaució. tap de goma NH3 concentrat pipeta o comptagotes HCℓ concentrat tub de vidre NH3 HCℓ NH4Cℓ Dissolem la closca d’un ou 1. Posa un ou fresc en un got i cobreix-lo amb vinagre. 2. Veuràs que apareixen bombolles de CO2. Deixa’l així una setmana. 3. Amb molt de compte, agafa l’ou i neteja’l. No té closca! 4. El pots il·luminar amb una llanterna i veure’n l’interior. 10 Quin detall evident ens informa que es produeix una reacció química? 11 Quina diferència veus entre el recobriment de l’ou abans i després d’aquest experiment? CO2 Conclusions Conclusions 109 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U5 p104a131_115859.indd 109 25/2/22 9:42 Et pot matar una bombolla al sèrum? 13 Com ha d’estar col·locat el recipient del sèrum perquè tingui una pressió més alta que no pas la pressió sanguínia? 14 Si ens tallem amb un paper, què podria passar si la pressió atmosfèrica fos més alta que la pressió sanguínia? 1 2 4 3 5 7 6 Alguna vegada deus haver sentit en una sèrie o en una novel·la que l’assassí mata la seva víctima injectant-li aire a les venes. Quan s’introdueixaire en el sistema circulatori es produeix una embòlia gasosa . Per això, perquè un líquid entri al corrent sanguini ha de tenir una pressió més alta que la de la sang en circulació. Això s’aconsegueix col·locant el sèrum per sobre d’una altura determinada respecte del nostre cos. ...perquè es produeixi una embòlia gasosa es necessita més quantitat d’aire que la que cap a les xeringues i als sistemes de degotament. Per això és possible que quan ens han de treure sang ens preocupi que entri una mica d’aire; o quan ens han de posar sèrum o alguna medicació a través d’una via intravenosa ens amoïni que s’acabi el líquid de la bossa i comenci a entrar aire. Quan et talles o et punxes, et surt sang. Però no notaràs mai que el teu cos, quan s’obre la pell , xucli aire cap endins. Això és així perquè la pressió sanguínia és més alta que la pressió que envolta el teu cos, la pressió atmosfèrica . Quan el sèrum s’acaba o l’altura disminueix, la pressió sanguínia és més alta que la de l’aire que ha quedat. Per això podem veure a la via que ha sortit una mica de sang. Però, a més... No hi ha perill! Una bombolla al sèrum no és mortal. I les bombes d’infusió tenen un sistema d’aturada de seguretat. Per què aquestes situacions no et produiran una embòlia gasosa? 2. La pressió atmosfèrica R E P T E 1 2 C E R T O FALS ? 40 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U2 p34a55_115856.indd 40 25/2/22 9:45 Experimenta i realitza experiments senzills. Resol aquests procediments aplicant el que has après. Aprèn els coneixements bàsics a partir de textos clars i de tota la potència del llenguatge visual: gràfics, esquemes, infografies…. Massa 1,675 ? 10-27 kg Càrrega 0 Neutró Massa 1,673 ? 10-27 kg Càrrega +1,6 ? 10-19 C Protó La unitat per a la càrrega elèctrica en l’SI s’anomena coulomb (C). Tota la matèria que ens envolta està formada per àtoms. 2. Les partícules que formen els àtoms R E P T E 7 Quina massa tenen les partícules que formen els àtoms? Quines tenen més massa? 8 Aquestes partícules tenen càrrega elèctrica? Com pot ser que els àtoms siguin neutres? 9 Et sembla que la mida de les partícules de l’àtom va dificultar l’estudi de l’energia nuclear en comparació amb altres energies com l’eòlica o la hidràulica? Per què? 2.1. Propietats de les partícules que formen els àtoms E l 1932 es va descobr i r que a l nucl i del s àtoms h i ha u na pa r t ícu la que no té cà r rega elèctr ica ; la van anomena r neutró. Diverses invest igacions van permetre conèi xer la massa i la càr rega elèctr ica de cadascuna de les pa r t ícu les presents a l ’ àtom. Si comparem les masses del protó i l’electró obtenim: , , . ? ? m m 9 11 10 1 673 10 1 836 kg kg electr prot 31 27 ó ó = = - - " mprotó = 1.836 ? melectró La massa del protó és 1.836 vegades més gran que la de l’electró, com la massa d’una girafa, que és aproximadament 1.836 vegades més gran que la d’un conillet d’Índies. La massa del protó és molt semblant a la del neutró. La massa de l’electró és molt més petita que la del protó i el neutró. La càrrega de l’electró és igual que la del protó, però de signe contrari. L’àtom és neutre, per això ha de tenir la mateixa quantitat de protons que d’electrons. La quantitat de neutrons és similar a la de protons, però no té per què ser igual. Massa 9,11 ? 10-31 kg Càrrega -1,6 ? 10-19 C Electró 60 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 60 25/2/22 9:38 ELS CONEIXEMENTS BÀSICS 4 6
o r g a n i t z o e l q u e h e a p r e` s 3 c o m p r ovo e l q u e h e a p r e` s 50 TA U L A . Emplena la taula a la llibreta col·locant de manera adequada les dades que s’indiquen. Protó Electró Neutró Massa 1,673 · 10–27 kg Càrrega -1,6 ? 10-19 C +1,6 ? 10-19 C 0 C 9,11 ? 10-31 kg 1,675 ? 10-27 kg Després, elabora una altra taula com l’anterior i mostra-hi el valor de la massa i la càrrega en unitats atòmiques. 51 D I B U I X . Dibuixa i retola a la llibreta els esquemes següents, que fan referència a dos models que has estudiat en aquesta unitat per explicar els àtoms: Escorça Model de capes Protó Electró Capa Neutró Nucli Model planetari 52 E S Q U E M A . Per representar un àtom s’utilitza el símbol A ZX. Completa a la llibreta. 235 92U … … … Després, acaba les frases. a) El nombre de protons està determinat per . b) El nombre d’electrons està determinat per . c) El nombre de neutrons està determinat per . 53 E S Q U E M A . Compara algunes propietats dels àtoms 63Cu i 65Cu a la llibreta. 65Cu 63Cu … … Z … … A … … Nre. de neutrons … … Nre. de protons … … Nre. d’electrons 54 E S Q U E M A . Emplena el mapa conceptual a la llibreta. Guanya electrons … … … … catió Àtom 55 E S Q U E M A . Compara i assenyala a la llibreta les diferències entre fissió nuclear i fusió nuclear. … Fusió … … … Fissió … … Definició Generació d’energia Residus generats Com són els àtoms 56 La cúpula de la basílica de Sant Pere, el temple més important del catolicisme, té un diàmetre interior d’uns 40 m. Imagina un àtom de la mida d’aquesta cúpula. Quin dels següents objectes tindria una mida comparable al seu nucli? 57 Analitza les frases següents i escriu a la llibreta la que justifica per què diem que la major part de l’àtom és buida. a) Els electrons són molt més petits que els protons. b) El nucli de l’àtom és molt més petit que l’àtom. c) Els àtoms són estructures molt i molt petites. 58 Quin nombre de massa té un àtom de sodi (Na) si està format per 11 protons, 12 neutrons i 11 electrons? 59 Observa la representació d’aquests àtoms i completa la taula següent: Àtom Nombre de capes Nombre d’electrons per capa Nombre total d’electrons O Na P S 60 Dibuixa el model de capes d’un àtom d’aquests elements: nitrogen, alumini, calci i neó. 61 Un àtom consta de 53 protons i 74 neutrons. a) Quin és el seu nombre atòmic? I el nombre de massa? b) Troba a la taula periòdica de l’annex a quin element pertany. Quin símbol té? 62 Dibuixa una representació dels àtoms següents que mostri totes les partícules i on es troben situades. a) 14 6 C b) 14 7 N 63 Analitza els dibuixos que representen els àtoms següents i completa l’esquema a la llibreta: Beril·li Bor B Be … … Nre. d’electrons … … Nre. de neutrons … … Nre. atòmic: Z … … Nre. de massa: A … … Nre. de protons Liti Heli E X E M P L E R E S O LT 3 Fes una representació dels àtoms següents que mostri totes les partícules i on estan situades: 4 2He 7 3Li 1. Identifica les partícules en cada àtom. Recorda el significat de A ZX: X: Nom Z: Nre. de protons Nre. d’electrons A - Z: Nre. de neutrons Heli 2 2 4 - 2 = 2 Liti 3 3 7 - 3 = 4 2. Representa els àtoms. a) Col·loca al nucli els protons (en vermell) i els neutrons (en verd). b) A l’escorça, en capes, situa els electrons (en blau). Has de tenir en compte el nombre d’electrons que hi pot haver en cada capa. Col·loca el tercer electró a la segona capa, ja que a la primera només caben dos electrons. Model: C A B E D Model: C A B E D Sofre (S) Oxigen (O) Sodi (Na) Fòsfor (P) Pilota de bàsquet (24 cm de diàmetre) Pilota de ping-pong (4 cm de diàmetre) Perla (4 mm de diàmetre) 77 76 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 76-77 25/2/22 9:48 LES ACTIVITATS FINALS 5 Organitza la informació i aplica els coneixements bàsics en diferents contextos i situacions a les activitats que trobaràs a ORGANITZO I COMPROVO EL QUE HE APRÈS. Pensa críticament. Analitza una notícia i respon les preguntes que potenciaran la reflexió i visibilitzaran el teu pensament. Estableix connexions entre la física i la química i altres branques del saber. Contribuiran perquè comprenguis la diversitat del món on vius. No t’aturis. Conclou el repte i comunica el que has aconseguit a les persones que t’envolten, compartint els resultats amb el teu entorn proper. Així contribuiràs a construir un món millor per a totes les persones. 76 Què es vol dir quan s’afirma que l’energia nuclear és una energia neta? Els seus residus no contaminen? 77 El personal tècnic que fa les radiografies surt de la sala en què es troba el pacient just abans de fer la imatge. a) Per què diries que ho fan? b) L’aparell de raigs X, pot estar en una cabina amb parets de fusta? 78 Àtoms per a la Pau és el títol d’una famosa conferència que va marcar una fita en el desenvolupament de l’energia nuclear. Formeu un equip de treball i busqueu informació per preparar una presentació en què mostrareu: a) Qui va pronunciar aquesta conferència, quan i on ho va fer. b) Abans d’aquesta data s’havia utilitzat l’energia nuclear per a fins no pacífics. Quins van ser? Quines conseqüències van tenir? c) Feu una llista dels usos pràctics de l’energia nuclear. Per a cadascun, elaboreu un resum amb les aplicacions més destacades. 79 Llegeix la notícia, analitza-la i respon a la llibreta. El Nobel Gérard Mourou pensa que es podrien depurar residus nuclears d’aquí a 20 anys El Premi Nobel de física francès Gérard Mourou, que treballa en el desenvolupament del làser més potent del món, ha calculat [...] que amb aquesta aplicació es podrien descontaminar els residus nuclears en un termini de vint anys. Els experiments actuals amb l’anomenada llum extrema, liderats per laboratoris europeus, podran culminar els primers assajos en aquesta aplicació concreta en el termini de cinc o deu anys a partir d’ara, i després caldran deu anys més per construir les plantes adequades per tractar els residus nuclears. Per «transmutar» els residus nuclears (extreure’n la radioactivitat), aquest làser avançat permetrà fer que partícules com els neutrons es facin més compactes «per disminuir-ne el temps de nocivitat» i reduir la vigència radioactiva de milions d’anys a tan sols anys, amb la qual cosa es resoldria el problema de l’energia nuclear, la durada dels residus contaminants. ecodiario.eleconomista .es (Adaptació) a) Explica l’expressió: «per disminuir-ne el temps de nocivitat». b) Per què la notícia parla de resoldre el problema de l’energia nuclear? Quin és aquest problema? c) Se t’acudeixen altres àmbits que es podrien beneficiar de la tècnica que descriu la notícia? Debateu-ho a classe i apunteu les conclusions. c o m p r ovo e l q u e h e a p r e` s R E P T E 75 Q U Í M I C A I A R Q U E O L O G I A . La datació per carboni 14 és una tècnica utilitzada en arqueologia per determinar l’antiguitat de les restes trobades en excavacions. Es basa en la desintegració dels isòtops 14C. El C és un dels elements més abundants en els éssers vius. Mentre un organisme és viu, la proporció de 14C entre els seus àtoms és constant, ja que els éssers vius ingereixen 14C. Però, quan moren, aquest isòtop es desintegra i, com que no es restableix, va desapareixent. S’ha observat que cada 5.730 anys es desintegren i desapareixen la meitat dels àtoms de 14C d’una mostra. Aquesta dada es coneix com a període de semidesintegració. a) Si suposem que en una mostra tenim 160 àtoms de 14C, calcula quants anys haurien de passar perquè quedessin 10 àtoms de 14C. b) Seria útil la tècnica del 14C per determinar l’antiguitat de les restes trobades a la Sima de los Huesos (Atapuerca), a Burgos, d’uns 400.000 anys d’antiguitat? Pista: calcula si, per cada 100 àtoms de 14C que hi hagués inicialment, queda una quantitat d’àtoms significativa per analitzar la radiació que emet. c) Les roques més antigues s’han detectat a Jack Hills, Austràlia, i tenen uns 4.000 milions d’anys. Seria útil la datació per 14C per determinar-ne l’edat amb certa precisió? 80 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 80 25/2/22 9:54 69 Fixa’t en els esquemes i identifica els àtoms i els ions que representen. Escriu-ne el nom a la llibreta. B A 70 Busca la informació necessària a la taula periòdica de l’annex i completa les frases següents a la llibreta. a) El símbol de l’element crom és . El nombre atòmic del crom és . Això significa que tots els àtoms de crom tenen protons i, si són neutres, electrons. Quan un àtom de crom perd 3 electrons adquireix càrrega elèctrica . L’àtom de crom s’ha convertit en un ió o i s’anomena . b) El símbol de l’element sofre és . El nombre atòmic del sofre és . Això significa que tots els àtoms de sofre tenen protons i, si són elèctricament neutres, electrons. En molts compostos l’àtom de sofre té 18 electrons, fet que indica que adquireix una càrrega elèctrica de . L’àtom de sofre s’ha convertit en un ió o i s’anomena . 71 Completa a la llibreta la taula següent. Busca la informació que et falta a la taula periòdica de l’annex. Símbol Nom P E N Càrrega A Bromur B 138 56 Ba 2+ C 7 7 3D 83 36 Kr E 88 38 Sr 2+ F 33 75 372 Els models atòmics que has estudiat els van proposar homes. Avui el rol de les dones en la ciència és igual de rellevant, com ho demostra, per exemple, Fabiola Gianotti, primera dona a dirigir el Centre Europeu per a la Recerca Nuclear (CERN). a) Et sembla important que hi hagi dones al capdavant d’institucions científiques? Per què? b) Per què penses que la majoria dels descobriments sobre l’estructura dels àtoms els van efectuar homes? Radioactivitat 73 Quin o quins tipus de radiació es corresponen amb cadascuna de les característiques següents? a) Són radiació electromagnètica. b) Són partícules. c) Les partícules tenen una massa de 4 u. d) La seva càrrega elèctrica és negativa. e) Són partícules sense càrrega. f) Travessa el cos humà. g) Travessa una paret de plom. 74 Justifica a la llibreta quina o quines de les frases següents es poden aplicar al procés de fusió nuclear, quines al de fissió nuclear i quina és falsa: a) Es trenquen les partícules presents al nucli atòmic i s’allibera una gran quantitat d’energia. b) S’uneixen entre si les partícules presents al nucli atòmic i s’allibera energia. c) Es desintegra el nucli de l’àtom en diversos fragments i s’allibera una gran quantitat d’energia. d) S’uneixen els nuclis de diferents àtoms i s’allibera una gran quantitat d’energia. e) Els àtoms d’un element es transformen en àtoms d’un element diferent. f) Es produeixen residus molt perillosos per a la salut. 3 J.J. Thomson E. Rutherford F. Gianotti 79 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 79 25/2/22 9:55 80 Prepara un informe. Marie Curie va rebre dos premis Nobel, un de química i un de física. Treballeu per parelles, busqueu informació i destaqueu la seva investigació sobre la radioactivitat i el descobriment d’alguns elements químics. Elaboreu un cartell, un informe o una presentació amb les vostres conclusions. 81 Per què els residus radioactius són perillosos? Escull la resposta correcta i escriu-la a la llibreta. a) Perquè és molt complicat reciclar-los. b) Perquè poden restar inactius durant molts anys fins que comencen a emetre radiació. c) Perquè poden emetre radiació nociva per a la salut durant centenars o milers d’anys. 82 En el descobriment de la fissió nuclear van tenir un paper ben destacat Ida Noddack i Lise Meitner. Treballeu en parelles i busqueu informació sobre aquestes dues científiques. Elaboreu una presentació en la qual mostreu: a) Dades biogràfiques de cada científica. b) Els temes sobre els quals van investigar i també les troballes més importants. c) Els seus estudis sobre la fissió nuclear. d) Quines persones van rebre el Premi Nobel per les investigacions sobre la fissió nuclear. La nostra primera sèrie radioactiva Ara ja tens prou informació sobre els àtoms, les partícules que els formen o la radioactivitat. Treballa amb els companys i companyes per pensar en el guió de la vostra sèrie. Recopileu alguns esquemes i animacions útils que poden ser la base científica en la qual es fonamentarà el guió. Confeccioneu esbossos per representar algunes escenes clau de l’inici de la sèrie, del desenvolupament i del desenllaç final. Dissenyeu un cartell per promocionar la sèrie en què feu al·lusió als diversos models de l’àtom que heu estudiat. Ideeu un #hashtag o etiqueta per promocionar la sèrie a les xarxes socials. Mostreu als altres algun element promocional: punts de llibre, tràiler o un altre element. Penseu un títol i un eslògan per promocionar la sèrie. Presenteu la sèrie als companys i companyes: trama principal, característiques dels protagonistes, on estarà ambientada, en quina època, etc. Mentre elaboraves el guió de la sèrie has après millor com són els àtoms, per què existeix la radioactivitat, quines són les aplicacions d’alguns isòtops radioactius i com s’han de gestionar els residus radioactius. 3 R E P T E AC O N S E G U I T ! Ida Noddack Lise Meitner 81 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 81 25/2/22 9:55 A cada etapa d ’aquest itinerari tens el suport de… Un ANNEX DE FORMULACIÓ que t’ajudarà a comprendre i utilitzar la nomenclatura química. Un quadern d ’AVENÇOS CIENTÍFICS DEL SEGLE XXI que t’ajudarà a comprendre la importància de la ciència a la nostra societat. DIFON EL REPTE 6 2. Els compostos binaris Annex 1 Els compostos binaris resulten de la combinació d’àtoms de dos elements químics. Un dels dos tindrà nombre d’oxidació positiu (element electropositiu) i l’altre, nombre d’oxidació negatiu (element electronegatiu). 2.1. Nomenclatura d’un compost binari Ara veurem com es construeix el nom d’un compost químic de dues maneres diferents, mitjançant la nomenclatura de composició. 2.2. Formulació d’un compost binari Ara veurem com es formula un compost químic a partir de la nomenclatura de composició: Prefixos Trisulfur de dialumini AℓS Escriu el símbol de cada element en l’ordre correcte. 1 AℓS Escriu el símbol de cada element. El que acaba en –ur ha d’anar a la dreta a la fórmula. 1 Aℓ2S3 Afegeix com a subíndex el nombre corresponent al prefix de cada element. En aquest cas, di, 2, per al Aℓ i tri, 3, per al S. 2 Aℓ S Localitza a la taula el nombre d’oxidació dels elements: Aℓ, element electropositiu. Nombre d’oxidació: +3 S, element electronegatiu. Nombre d’oxidació: -2 2 Aℓ m Sn m ? (+3) + n ? (-2) = 0 m = 2 n = 3 Aℓ2S3 La suma dels nombres d’oxidació de tots els àtoms ha de ser zero perquè el compost sigui neutre. Troba els subíndexs més petits possibles per simplificar la fórmula al màxim. Per exemple, Aℓ4S6 també és vàlid, però s’ha de simplificar. 3 Nombre d’oxidació Sulfur d’alumini E X E M P L E R E S O LT 1 Fórmula Prefixos Nombre d’oxidació AℓBr3 Tribromur d’alumini Bromur d’alumini CuCℓ2 Diclorur de coure Clorur de cour(II) A C T I V I T A T S 1 Anomena a la llibreta: a) PbCℓ2 d) Cr2S3 b) AℓF3 e) Na3N c) BaI2 f ) K2S A C T I V I T A T S 2 Formula a la llibreta: a) Clorur de bari. b) Tetraiodur d’estany. c) Trifluorur de nitrogen. d) Diclorur de mercuri. e) Pentaclorur de fòsfor. f ) Sulfur de ferro(III). g) Bromur de cobalt(II). h) Nitrur d’alumini. E X E M P L E R E S O LT 2 Formula els compostos següents. a) Diclorur de bari b) Iodur de ferro(III) a) Escriu a la dreta el símbol de l’element acabat en -ur: el clor. Afegeix-hi el subíndex 2 corresponent al prefix numèric del clor, di: BaCℓ2 b) Escriu a la dreta el símbol de l’element acabat en -ur: el iode. Afegeix al iode el subíndex que indica el nombre d’oxidació del ferro que indica la xifra romana: FeI3 Consulta a la taula el nombre d’oxidació de l’element electropositiu. Escriu-lo entre parèntesis i en números romans a continuació del nom, sense deixar espai. És incorrecte afegir-lo si l’element només té un nombre d’oxidació. trisulfur de dialumini tetraclorur de sofre sulfur d’alumini clorur de sofre (IV) El nom de cada element va precedit d’un prefix que indica el nombre d’àtoms d’aquest element que hi ha a la fórmula: mono, per a un. Si no hi pot haver dubte, el prefix mono es pot ometre. di, per a dos. tri, per a tres. tetra, per a quatre. penta, per a cinc. hexa, per a sis... Nom de l’element a la dreta + -ur + de + nom de l’element a l’esquerra Amb prefixos Amb nombres d’oxidació Fixa’t en aquests exemples: Fixa’t que per anomenar el S fem servir el seu nom de procedència del llatí, sulphur. El Aℓ només té un nombre d’oxidació, no s’hi afegeix. element que actua com a electropositiu element que actua com a electronegatiu El nombre d’oxidació del Cℓ negatiu és -1. Perquè el compost sigui neutre, el S ha d’actuar amb el nombre d’oxidació +4: +4 + (-1) ? 4 = 0 Element a la dreta sulfur Element a la dreta clorur Element a l’esquerra d’alumini Element a l’esquerra de sofre Aℓ2S3 SCℓ4 Els elements es combinen en la proporció adequada perquè el compost sigui neutre. És a dir, la suma dels nombres d’oxidació de tots els àtoms de la fórmula ha de ser zero. +3 -2 +3 -2 239 238 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO Anexo p234a248_117898.indd 238-239 25/2/22 9:59 7
Mesurem per conèi xer amb cer tesa cient í f ica En un t est d’esforç es mesura l ’estat d’una persona sotmesa a una activ itat f í sica det erminada . Se’n valora la freqüència cardíaca , la t ensió ar t erial i la capacitat pulmonar, entre altres paràmetres, d’acord amb la velocitat de la màquina . Tot ai xò es mesura en unitats concret es. Un informe recul l el s resultats i , després d’analitzar -los, s’establei xen paut es per a l ’entrenament personal . Aquest procediment és conseqüència de la ciència aplicada a l ’espor t. T ’atrevei xes a aplicar la ciència a algun fenomen o esdeveniment que obser v i s al t eu voltant? La ciència i la mesura 1 R E P T E Enregistrar un vídeo tutorial sobre el mètode científic ODS 8
Camí cap a la t ransformació! «L’any 2015, l’Assemblea General de les Nacions Unides va aprovar l’Agenda 2030: una oportunitat perquè els països i les societats emprenguin un nou camí amb el qual es millori la vida de tothom, sense deixar ningú enrere. (http://cads.gencat.cat/ca/Agenda_2030/ nacions-unides/) L’Agenda 2030 constitueix una ocasió excel·lent per potenciar una investigació i una innovació responsables: que la ciència treballi amb i per a la societat. La ciència ha de donar suport als Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS). Comença en aquesta unitat estudiant i aplicant el mètode científic! És el mateix una magnitud que una unitat? Classifica a la llibreta les dades següents segons siguin una magnitud o una unitat i agrupa les unitats corresponents a una mateixa magnitud. • Longitud • Minut • Volum • Segon • Quilòmetre • Temps • Metre • Massa • Tona • Litre • Gram • Metre cúbic Pots expressar una mateixa longitud en dues unitats diferents? I una mateixa velocitat? Posa’n algun exemple. Quines dades pots obtenir d’un gràfic que mostra la distància recorreguda en un temps determinat? INTERPRETO LA IMATGE Per mesurar magnituds fem servir instruments. A les imatges de la dreta veiem una polsera d ’activitat i algunes aplicacions per al mòbil. Observa el gràfic i respon. Per a quin interval de temps estan representades les dades? Quines magnituds hi ha representades als eixos? En quines unitats estan expressades? Quina velocitat mitjana va fer aquesta persona de les 18 a les 19 h? En quins intervals de temps no va fer cap passa? A partir del gràfic, podem saber la distància que va recórrer aquell dia? Fes-ne una estimació. F E S M E M Ò R I A EN AQUESTA UNITAT. . . Les ciències experimentals El mètode científic Aplicacions tecnològiques La mesura El treball al laboratori 9
MÚLTIPLES I SUBMÚLTIPLES Massa kg hg dag g dg cg mg : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 #10 #10 #10 #10 #10 #10 Longitud km hm dam m dm cm mm : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 #10 #10 #10 #10 #10 #10 Capacitat kℓ hℓ daℓ ℓ dℓ cℓ mℓ : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 #10 #10 #10 #10 #10 #10 Superfície km2 hm2 dam2 m2 dm2 cm2 mm2 : 100 : 100 : 100 : 100 : 100 : 100 #100 #100 #100 #100 #100 #100 Volum km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3 : 1.000 : 1.000 : 1.000 : 1.000 : 1.000 : 1.000 #1.000 #1.000 #1.000 #1.000 #1.000 #1.000 Múltiples 101 = 10 102 = 100 103 = 1.000 104 = 10.000 106 = 1.000.000 deu cent mil deu mil milió 2 zeros 3 zeros 4 zeros 6 zeros 1 zero Submúltiples 10-1 = 1 10 = 0,1 10-2 = 1 102 = 1 100 = 0,01 10-3 = 1 103 = 1 1000 = 0,001 10-6 = 1 106 = 1 1.000.000 = 0,00 0001 dècim centèsim mil·lèsim milionèsim 1 zero 2 zeros 3 zeros 6 zeros CANVI D’UNITATS REPASSO MATEMÀTIQUES, FÍSICA I QUÍMICA 1 ℓ = 1 dm3 1 Efectua els canvis d’unitats següents: a) 200 g a kg d) 5 dm2 a mm2 b) 33 cℓ a cm3 e) 3 ℓ a dm3 c) 500 ℓ a m3 f ) 33 cℓ a ℓ 2 Calcula quantes mil·lèsimes de segon són 47 s. A C T I V I T A T S #10 #10 #10 #60 #60 #24 : 24 : 60 : 60 : 10 : 10 : 10 d (dia) h (hora) min (minut) s (segon) ds (dècima de segon) cs (centèsima de segon) ms (mil·lèsima de segon) CANVI D’UNITATS DE TEMPS E X E M P L E R E S O LT 2 Expressa 85 cm2 en m2. E X E M P L E R E S O LT 1 Expressa 0,5 daℓ en mℓ. 1. Identifica les unitats. cm2 " m2 2. Per passar de l’una a l’altra avança cap als múltiples. L’exponent de 10 serà negatiu. 3. Compta la quantitat de passos que hi ha de l’una a l’altra. Aquest és l’exponent de 100. m2 dm2 cm2 4. Expressa-ho en la unitat corresponent. 85 cm2 = 85 ? 100-2 m2 = 85 ? 10-4 m2 = 0,0085 m2 : 100 2 passos : 100 1. Identifica la unitat inicial i la final. daℓ " mℓ 2. Per passar de l’una a l’altra avança cap a l’extrem dels submúltiples. L’exponent de 10 serà positiu. 3. Compta la quantitat de passos que hi ha d’una unitat a l’altra. Aquest és l’exponent de 10. daℓ ℓ dℓ cℓ mℓ 4. Expressa-ho en la unitat corresponent. 0,5 daℓ = 0,5 ? 104 mℓ = 5.000 mℓ #10 #10 #10 #10 4 passos 10
1 1. Les ciències experimentals La ciència es div idei x en branques i subbranques que estudien diferents tipus de problemes. Fixa’t en alguns exemples. La f ísica i la qu ímica són ciències ex per imenta ls, ja que, a més de l ’observació i la lòg ica , ut i l itzen l ’ex per imentació i la mesu ra . La ciència és l ’act iv itat que s’ocupa de resold re problemes mit jançant l ’obser vació i la lòg ica . L’astrologia és una ciència? Les ciències ocu ltes, com l ’astrolog ia , estudien els fenòmens que no tenen expl icació, en oposició a l conei xement d ’a l lò que es pot mesurar i explicar, que conei xem com a ciència . S’anomenen ocultes perquè el conei xement d ’aquestes ciències tan sols és a l ’abast de cer tes persones i ha de restar ocu lt a les a ltres. L’astrolog ia manca de precisió, no és raciona l ni verif icable, no està basada en mesuraments, experimentacions, comprovacions o anà lisis de dades, entre a ltres aspectes característics de la ciència . L’astrolog ia no és una ciència! C E R T FALS ? R E P T E 3 Què és la ciència? Què és el que caracteritza les ciències experimentals? 4 Explica quins d’aquests problemes estudia la física i quins la química: a) El moviment dels cossos. b) L’atracció entre imants. c) La fermentació del vi. d) La temperatura de fusió dels metalls. 5 Busca informació i explica què estudien les ciències que apareixen a l’esquema. A C T I V I T A T S Med icina Qu ina és la vacuna més ef icaç contra la ma là r ia? Botànica Astronomia Òptica Biolog ia Qu in ter reny és més adequat per a unes plantes? Oncolog ia Física Com es transforma l ’a ig ua en vapor d ’a ig ua? Sociolog ia Genètica Qu ímica Qu ins elements formen l ’a ig ua? Astroqu ímica Bioqu ímica La qu ímica estud ia la composició de la matèr ia i els canv is que ex per imenta que a fecten la seva natu ra lesa . En els canv is qu ímics, les substàncies es transformen en a ltres de d i ferents. La f ísica estud ia qua lsevol canv i que ex per imenta la matèr ia sense que a fect i la seva natu ra lesa . En els canv is f ísics, les substàncies cont inuen sent les matei xes. 11
2. El mètode científic Observació d’un fenomen L’actitud científica es caracteritza pel fet d’observar un fenomen i fer-se’n preguntes. Per què s’ha trencat aquesta ampolla després d’estar al congelador? Què li passa a l’aigua quan es congela? Recerca d’informació El problema ja té solució? Estic d’acord amb la solució actual proposada? Se m’acudeix una altra possible explicació? En general, una substància en estat sòlid ocupa menys volum que en estat líquid. L’aigua n’és una excepció. Formulació d’una hipòtesi Reflexiona sobre el que has esbrinat i pensa en una resposta raonable o predicció. Quan l’aigua es congela augmenta de volum. Una hipòtesi és una resposta provisional i s’ha de comprovar. A partir de les preguntes definim el problema que volem estudiar. Parlar amb altres persones també ajuda molt. R E P T E 6 Què diferencia la filosofia o la religió de la ciència a l’hora d’explicar el que passa al nostre voltant? 7 Alguna vegada has utilitzat un mètode de treball per dur a terme una tasca i resoldre-la? Quin va ser? Per què et va resultar útil? 3 2 1 12
1 Comunicació de resultats Les conclusions dels estudis científics moltes vegades donen lloc a lleis i teories científiques. No hem de posar al congelador recipients de vidre plens d’aigua, perquè es trencaran. Es defineix l’experiment: les magnituds que es mesuraran i en quines condicions, i el material necessari. L’experiment es pot fer al laboratori o sobre el terreny, anomenat també treball de camp. Les dades analitzades confirmen la meva hipòtesi? Experimentació La hipòtesi es comprova per mitjà d’experiments que reprodueixin el problema. Les magnituds que estudiarem són el volum que ocupa 1 kg d’aigua i la seva temperatura. Obtenció i anàlisi de dades Per recollir dades podem utilitzar taules, i per representar-les i analitzar-les, gràfics. Perquè la ciència avanci i sigui útil és essencial comunicar els resultats dels estudis científics. Els resultats es publiquen en articles i llibres. El mètode cientí f ic és el conjunt de processos i act ituds que els éssers humans ut i l itzen per estud ia r i ex pl ica r els fenòmens que tenen l loc a l ’un ivers per a r r iba r a conclusions cer tes. 4 5 6 0 1,0012 1,0010 1,0008 1,0006 1,0004 1,0002 1,0000 4 8 12 16 T (°C) V (dm3) Conferència al CERN, organització europea per a la recerca nuclear. En les investigacions científ iques no sempre se seg uei xen els passos en aquest ordre. A més, hi ha camps en els qua ls no es fan tots els passos; per exemple, en astronomia no s’experimenta , només es mesura el que succeei x a l’univers. 13
RkJQdWJsaXNoZXIy