7 58 TA B L A . Razona en tu cuaderno cuáles de los procesos siguientes estudia la física y cuáles la química, y organízalos en una tabla. a) Para elaborar almíbar debemos mezclar agua y azúcar. b) Para alumbrarnos en la oscuridad, encendemos una linterna. c) También nos podemos iluminar encendiendo una vela. 59 R E S U M E N . Coloca estas palabras en el orden adecuado en tu cuaderno para obtener una definición de materia. ocupa – el – espacio – masa – lugar – tiene – es – todo lo – que – Materia – un – y – en 60 R E S U M E N . Escribe en tu cuaderno la medida que se expresa en la imagen. Usa una unidad del SI. a) Indica cuál es la magnitud, cuál la cantidad y cuál la unidad. b) Expresa la misma medida con un múltiplo y luego con un submúltiplo de esa unidad. 61 E S Q U E M A . Completa en tu cuaderno el siguiente esquema sobre las propiedades de la materia. 62 V O C A B U L A R I O . Relaciona en tu cuaderno cada unidad con la magnitud adecuada. a) m h Masa b) L h Tiempo c) kg h Longitud d) m2 h Volumen e) h h Superficie f ) cm3 h Capacidad 63 R E S U M E N . Completa las siguientes igualdades en tu cuaderno: a) 1 m3 = L c) 1 dm3 = 1 b) 1 L = cm3 d) 1 cm3 = 1 64 V O C A B U L A R I O . Indica en tu cuaderno cómo se llaman estos instrumentos y qué magnitud se mide con cada uno de ellos. a) c) e) o r g a n i z o lo a p r e n d i d o Las ciencias física y química 65 Imagina que trabajas en un laboratorio y te traen una muestra de una roca para analizar. Indica en tu cuaderno cuáles de las pruebas siguientes harías en el laboratorio de física y cuáles en el de química: a) Medir su masa. b) Medir su dureza. c) Analizar su composición. d) Ver si la atacan los ácidos. e) Medir su densidad. 66 Supón ahora que trabajas en el departamento de medioambiente de tu localidad. Clasifica en tu cuaderno estos problemas como físicos o químicos: a) Separar los envases según el material del que estén hechos. b) Reducir el tamaño de los envases. c) Reciclar los envases de vidrio para elaborar nuevos envases de vidrio. d) Obtener energía a partir de los envases de plástico o cartón que no se puedan reciclar. 67 C I E N C I A Y D E S A R R O L L O S O S T E N I B L E . Angela Merkel, canciller de Alemania entre 2005 y 2021, es licenciada en Física y doctora en Química. En 1998 publicó un artículo en la prestigiosa revista Science titulado «El papel de la ciencia en el desarrollo sostenible» en el que afirmaba: El desarrollo sostenible busca conciliar la protección del medioambiente y el desarrollo. Esto significa no utilizar los recursos más rápido de lo que estos se pueden regenerar, y no liberar contaminantes en mayor medida de lo que los recursos naturales los pueden asimilar. La ciencia debe desempeñar un papel importante en la búsqueda del desarrollo sostenible [...] el cual solo puede tener éxito si todas las áreas del sector político, de la sociedad y de la ciencia trabajan juntos. a) Busca información sobre Angela Merkel y su biografía profesional. b) Escribe en tu cuaderno lo que, según Merkel, significa «desarrollo sostenible». c) Explica, con ejemplos, por qué la ciencia es importante para un desarrollo sostenible. d) ¿Crees que es importante que quienes gobiernan tengan formación científica? Razónalo. La medida 68 Realiza las siguientes transformaciones: a) 0,08 kg ® mg c) 548 dg ® hg b) 5,7 dag ® cg d) 37 mg ® kg 69 Ordena las siguientes cantidades de mayor a menor: a) 254 cm b) 0,0003 km c) 8,2 dam 70 Ordena las siguientes cantidades de mayor a menor: a) 8456 cm2 b) 0,00086 km2 c) 0,8 dam2 71 Realiza las siguientes transformaciones: a) 7,5 dam3 ® L c) 0,00065 km3 ® m3 b) 875 mL ® dm3 d) 378 dm3 ® L 72 Realiza las siguientes transformaciones: a) 805 cL ® hL c) 2,5 L ® mL b) 0,35 dal ® dL d) 48 mL ® daL Instrumentos de medida 73 Observa los termómetros de las fotografías. Uno se usa para medir la temperatura del aire. Otro, para conocer la temperatura corporal. Y otro, para saber la temperatura en un horno. Es importante elegir el tipo de termómetro adecuado al rango de temperaturas que queremos medir. a) ¿Para qué se utilizan los termómetros A, B y C? b) ¿En qué unidad mide la temperatura cada termómetro? c) Uno de los termómetros te permite medir, a la vez, la temperatura en dos escalas. Úsalo para ver la equivalencia y completa en tu cuaderno. 0 °C ® °F 20 °C ® °F -5 °C ® °F 40 °C ® °F Llamamos precisión o sensibilidad de un aparato a la cantidad mínima que nos permite medir. Completa la tabla en tu cuaderno. Precisión o sensibilidad Termómetro de ambiente Termómetro clínico Termómetro de horno c o m p r u e b o lo a p r e n d i d o 1 Según su valoración ¿Nos permiten identificar la materia? cuantitativas color extensivas temperatura masa PROPIEDADES DE LA MATERIA características ¿Dependen del tamaño de la materia? Sí Sí No No b) d) A B C 29 28 LAS ACTIVIDADES FINALES 5 Organiza la información y aplica los saberes básicos a diferentes contextos y situaciones en las actividades que encontrarás en ORGANIZO Y COMPRENDO LO APRENDIDO. Piensa críticamente. Analiza una noticia y responde las preguntas que potenciarán la reflexión y visibilizarán tu pensamiento. Establece conexiones entre la física y la química y otras ramas del saber. Contribuirán a que comprendas la diversidad del mundo en el que vives. No te pares. Concluye el reto y comunica lo que has conseguido a las personas que te rodean, compartiendo los resultados con tu entorno cercano. Así estarás contribuyendo a la construcción de un mundo mejor para todas las personas. 58 C I E N C I A Y A R T E . ¿Has pensado cómo se elaboran las esculturas metálicas que vemos en museos, plazas o edificios? Se utiliza la técnica del moldeo a la cera perdida. Se puede aplicar a esculturas, joyería o piezas metálicas. La técnica sigue los siguientes pasos: 1. Se elabora un prototipo en un material blando. Se puede realizar directamente o elaborarse mediante un diseño 3D. 2. Se realiza un molde del prototipo. Será el negativo de la pieza. Tradicionalmente se elaboraba un molde de escayola. Actualmente se puede conseguir mediante una impresora 3D, en plástico o silicona. El molde se puede utilizar repetidas veces para elaborar piezas iguales. 3. Se rellena el molde con cera. 4. Se cubre el objeto de cera con pasta refractaria y se deja que fragüe. 5. Se sustituye la cera por el metal fundido. 6. Solo queda esperar a que baje la temperatura para romper el molde y recuperar la escultura metálica, a la que hay que quitarle el sobrante y pulir. a) En el proceso hay dos materiales que cambian de estado. ¿Cuáles son? ¿Qué cambio experimentan? b) Busca a qué temperatura se producen esos cambios de estado y justifica su diferencia. c) Para realizar el vaciado de la escultura se utiliza una mezcla de agua y escayola que luego se deja solidificar. ¿Es esto un cambio de estado físico? ¿Cómo lo sabes? 59 Cuando te duchas, especialmente en invierno, puedes observar que los cristales o los espejos del cuarto de baño se empañan. ¿Por qué ocurre esto? Copia en tu cuaderno las afirmaciones correctas. Con el agua caliente de la ducha se forma vapor de agua, que se condensa al tocar la superficie fría del espejo. El cambio de estado que ocurre en la superficie del espejo es una evaporación. El cambio de estado que ocurre en la superficie del espejo es una condensación. Para que el vapor se condense, la superficie del espejo debe estar a menor temperatura que el vapor de agua. Para que el vapor se condense, la superficie del espejo debe estar a mayor temperatura que el vapor de agua. 60 Al calentar suavemente el chocolate observamos: Comienza a fundir a los 28 ºC y está totalmente fundido a los 50 ºC. La temperatura ha aumentado continuamente. Analiza la experiencia y responde. a) ¿Tiene el chocolate una temperatura de fusión determinada? b) ¿Es el chocolate una sustancia pura? c) La publicidad de algunos bombones destaca que «funden en la boca». Interpreta esta expresión. 61 Relaciona en tu cuaderno las diferentes explicaciones de los estados del agua con los fenómenos meteorológicos que producen. Gotas de agua congeladas que aumentan de tamaño y caen por su peso. Nieve Cuando hay mucha humedad y hace frío, el agua se condensa o se sublima Vaho Condensación del aire que expulsan los seres vivos. Granizo El agua de las nubes se congela y caen pequeños cristales de hielo. Estela blanca de los aviones Condensación del agua de la atmósfera formando gotas. Rocío y escarcha Congelación del agua líquida que sale de los motores de un avión. Nubes c o m p r u e b o lo a p r e n d i d o 1 2 54 53 Esta gráfica corresponde al enfriamiento de un gas que está encerrado en una ampolla. T (°C) 100 80 50 0 t (min) 30 20 10 0 Indica en tu cuaderno cuál de las siguientes afirmaciones es falsa. a) A los 8 min, todo el gas se ha licuado. b) A los 5 min, solo hay gas en la ampolla. c) Cuando la ampolla se enfría a 50 °C, en su interior solo hay líquido. Si dejamos que la ampolla llegue a 0 °C y la volvemos a calentar, ¿a qué temperatura hervirá el líquido en su interior? 54 El vapor de agua que sale de un cazo con agua hirviendo se encuentra a 100 °C. Sin embargo, el vapor de agua que sale del agua caliente de la ducha no está a una temperatura de 100 °C. ¿Cómo es esto posible? Señala la respuesta correcta. Porque el cambio de líquido a gas en el agua caliente de la ducha no es una ebullición, sino una evaporación. Porque el vapor de agua que procede del agua caliente todavía no ha cambiado de estado. Porque el agua de la ducha no es una sustancia pura y su temperatura de ebullición es mucho más baja. 55 Revisa lo que has aprendido e indica en tu cuaderno, de forma razonada, en cuál de los casos siguientes se seca antes la ropa. 56 Analiza la noticia y contesta. Sistemas de nebulización: el vapor milagroso para mantener fresco tu hogar En época de calor, no hay nada tan milagroso para refrescar la temperatura como el agua . Simple y clara . Cuando las altas temperaturas hacen su aparición , los sistemas de nebulización son la mejor garantía para disfrutar de un buen plan al aire libre. De forma similar a un kit de riego, pulverizan agua en gotas muy finas que, al contacto con el aire, se evaporan con rapidez absorbiendo el calor ambiental . Pueden rebajar hasta 10 °C la temperatura ambiente. elmundo.es a) Explica cómo funciona un sistema de nebulización. ¿Qué es el vapor que produce? b) Indica cuál es la temperatura más alta que se alcanzó en verano en tu localidad. A esa temperatura, ¿se produce la evaporación o la vaporización del agua? Explícalo. c) Cuando el agua pasa de líquido a gas, ¿absorbe o desprende calor? d) ¿Por qué se enfría el ambiente cuando se evapora el agua pulverizada? e) ¿Se obtiene el mismo efecto si dejamos un barreño con agua cerca de donde estamos? ¿Por qué? f ) Señala otros lugares en los que sería útil emplear sistemas de nebulización para rebajar la temperatura. 57 Uno de los graves problemas que intenta frenar el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) número 13 es el deshielo de los polos y glaciares. Hay estudios que muestran que la temperatura de los océanos ha aumentado en los últimos años. a) ¿Cómo influye la temperatura de los océanos en el deshielo? ¿Qué cambio de estado tiene lugar? b) ¿Qué consecuencias crees que puede tener el deshielo? c) Investiga qué medidas de prevención se sugieren desde los ODS y escribe diez recomendaciones para colgar en el aula. 2 A B C D 53 83 Una de las consecuencias del calentamiento global y del cambio climático asociado es la presencia de fenómenos extremos: huracanes, sequias o inundaciones. Analiza la noticia. Lluvias torrenciales en España […] En Cataluña , donde ayer [1/09/2021] cayeron en tres horas 252 litros por metro cuadrado sobre Alcanar [Tarragona] –más de la mitad de las precipitaciones de un año, que son 490 L/m2–, el Govern valora declarar zona catastrófica a los municipios afectados [...]. Agencia EFE Para medir la cantidad de lluvia que cae en un lugar se utiliza el pluviómetro. Se trata de un recipiente que se coloca en un campo abierto y mide la altura que alcanza el agua. Una altura de 20 cm (200 mm) indica que han caído 200 litros por metro cuadrado (L/m2). Para determinar la intensidad de la lluvia hay que saber en cuánto tiempo se alcanzó ese nivel. Según la AEMET las lluvias se pueden clasificar en función de su intensidad: Fuertes, si el ritmo de caída de la lluvia está entre 15 y 30 mm/hora. Muy fuertes, si el ritmo de caída está comprendido entre 30 y 60 mm/hora. Torrenciales, si el ritmo de caída es superior a 60 mm/hora. Lee el texto y calcula: a) La cantidad de lluvia que cayó en Alcanar en L/m2 durante una hora. b) Haz el cambio de unidades de L/m2 a m3/m2 . Verás que el resultado está expresado en m. Como sale un número muy pequeño, exprésalo en mm. c) Compara el dato de la precipitación en Alcanar con la clasificación de la intensidad de las lluvias de la AEMET. ¿Qué tipo de lluvia era? 1 Reducir la producción y el consumo de envases Trabajo de toda la clase: Elaborad una lista de los tipos de envase de comida y bebida que utilizáis. Organizadlos por tipo de material y por tamaño. Distribuid la clase en grupos de trabajo y repartid los tipos de envase de los que se ocupará cada uno. Pedid permiso a la dirección escolar para colocar en el centro una o varias cajas bien visibles donde se puedan depositar envases para llevarlos luego al contenedor correspondiente. Además de la recogida de envases, pensad qué acciones podéis desarrollar para frenar el consumo de envases. ¿A quiénes debéis dirigir vuestra campaña? ¿Qué medios digitales podéis usar para difundirla? Trabajo en pequeño grupo: Para cada tipo de envases, elaborad un pequeño cartel que lo represente. Escribid en él dos o tres frases que justifiquen su recogida selectiva. Indicad si se deben aplastar o no, si es mejor dejarlos enteros o romperlos, etc. A lo largo de esta unidad has estudiado las propiedades de la materia y la medida de algunas magnitudes, y has aprendido a a reducir el consumo de envases de todo tipo y a reciclarlos. R E T O ¡ C O N S E G U I D O ! 31 En cada etapa de este itinerario cuentas con el apoyo de… Una TABLA PERIÓDICA que te servirá como herramienta de consulta. Un CUADERNO DE AVANCES CIENTÍFICOS que te ayudará a comprender la importancia de la ciencia en nuestra sociedad. DIFUNDE TU RETO 6 Tabla periódica de los elementos Anexo 6 138,9 57 La Lantano 140,1 58 Ce Cerio 140,9 59 Pr Praseodimio 144,2 60 Nd Neodimio (145) 61 Pm Prometio 150,4 62 Sm Samario 152,0 63 Eu Europio 157,3 64 Gd Gadolinio 158,9 65 Tb Terbio 162,5 66 Dy Disprosio 164,9 67 Ho Holmio 167,3 68 Er Erbio 168,9 69 Tm Tulio 173,0 70 Yb Iterbio 175,0 71 Lu Lutecio 7 (227) 89 Ac Actinio 232,0 90 Th Torio 231,0 91 Pa Protactinio 238,0 92 U Uranio (237) 93 Np Neptunio (244) 94 Pu Plutonio (243) 95 Am Americio (247) 96 Cm Curio (247) 97 Bk Berkelio (251) 98 Cf Californio (252) 99 Es Einstenio (257) 100 Fm Fermio (258) 101 Md Mendelevio (259) 102 No Nobelio (262) 103 Lr Lawrencio Lantanoides Actinoides GRUPO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 PERIODO 1 1,008 1 H Hidrógeno 4,003 2 He Helio 2 6,94 3 Li Litio 9,012 4 Be Berilio 10,81 5 B Boro 12,01 6 C Carbono 14,01 7 N Nitrógeno 16,00 8 O Oxígeno 19,00 9 F Flúor 20,18 10 Ne Neón 3 22,99 11 Na Sodio 24,31 12 Mg Magnesio 26,98 13 Al Aluminio 28,09 14 Si Silicio 30,97 15 P Fósforo 32,06 16 S Azufre 35,45 17 Cl Cloro 39,95 18 Ar Argón 4 39,10 19 K Potasio 40,08 20 Ca Calcio 44,96 21 Sc Escandio 47,87 22 Ti Titanio 50,94 23 V Vanadio 52,00 24 Cr Cromo 54,94 25 Mn Manganeso 55,85 26 Fe Hierro 58,93 27 Co Cobalto 58,69 28 Ni Níquel 63,55 29 Cu Cobre 65,38 30 Zn Cinc 69,72 31 Ga Galio 72,63 32 Ge Germanio 74,92 33 As Arsénico 78,97 34 Se Selenio 79,90 35 Br Bromo 83,80 36 Kr Kriptón 5 85,47 37 Rb Rubidio 87,62 38 Sr Estroncio 88,91 39 Y Itrio 91,22 40 Zr Circonio 92,91 41 Nb Niobio 95,95 42 Mo Molibdeno ( 97) 43 Tc Tecnecio 101,1 44 Ru Rutenio 102,9 45 Rh Rodio 106,4 46 Pd Paladio 107,9 47 Ag Plata 112,4 48 Cd Cadmio 114,8 49 In Indio 118,7 50 Sn Estaño 121,8 51 Sb Antimonio 127,6 52 Te Telurio 126,9 53 I Yodo 131,3 54 Xe Xenón 6 132,9 55 Cs Cesio 137,3 56 Ba Bario 57-71 Lantanoides 178,5 72 Hf Hafnio 180,9 73 Ta Tántalo 183,8 74 W Wolframio 186,2 75 Re Renio 190,2 76 Os Osmio 192,2 77 Ir Iridio 195,1 78 Pt Platino 197,0 79 Au Oro 200,6 80 Hg Mercurio 204,4 81 Tl Talio 207,2 82 Pb Plomo 209,0 83 Bi Bismuto (209) 84 Po Polonio (210) 85 At Astato (222) 86 Rn Radón 7 (223) 87 Fr Francio (226) 88 Ra Radio 89-103 Actinoides (267) 104 Rf Rutherfordio (270) 105 Db Dubnio (269) 106 Sg Seaborgio (270) 107 Bh Bohrio (269) 108 Hs Hassio (278) 109 Mt Meitnerio (281) 110 Ds Darmstadtio (281) 111 Rg Roentgenio (286) 112 Cn Copernicio (284) 113 Nh Nihonio (285) 114 Fl Flerovio (289) 115 Mc Moscovio (293) 116 Lv Livermorio (293) 117 Ts Teneso (294) 118 Og Oganesón 40,08 20 Ca Calcio Masa atómica (u) Símbolo (los elementos artificiales, como Tc, se representan con caracteres blancos) Nombre Número atómico El hidrógeno, aunque está a la izquierda de la tabla periódica, no es un metal. SEMIMETALES NO METALES METALES GASES NOBLES 175 174 El tel escopio espac i al J ames Webb «Desde luego este año van a ser unas Navidades distintas, aunqu e muy e sp e c i al e s : el 25 d e sp ega por f in el Jame s Webb , ¡un buen regalo de Navidad! [2021]», comenta desde el Puerto Espacial de Kurú , en la Guayana Francesa , la astrofísica Begoña Vila . [...] Tras licenciarse en la Universidad de Santiago, pasar por el Instituto de Astrofísica de Canarias y doctorarse en Reino Unido, en 2006 se trasladó con su familia a Canadá [...] para trabajar [...] en un proyecto que la ha mant enido muy ocupada hasta hoy [diciembre de 2021]: un instrumento doble con el que la Agencia Espacial Canadiense (CSA) contribuye al Webb. «Está constituido por un sensor de guía (FGS, fine guidance sensor) que se encarga de apuntar y mantener el obser vatorio estable para que otros instrumentos puedan tomar imágenes y espectros correctamente, y de una cámara-espectrógrafo (NIRISS, near infrared imager and slitless spectrograph) con la que se analizarán exoplanetas y las primeras galaxias y estrellas que se formaron después del big bang», explica Vila . [...] Vi l a ya ha co l aborado en el v í deo of ici al de l a NASA donde se explican los 29 Días al Límite que experimentará el obser vatorio tras su lanzamiento: «Son 29 días de terror. Este telescopio es el más grande qu e se pu ede mandar dobl ado en un coh et e, y se tiene que desplegar en órbita . Si no se abre el parasol , no se va a enfriar y eso es crucial para su funcionamiento; si el espejo secundario no baja , no l legará la luz, y así sucesivamente. Estaremos muy pendientes de este primer mes y de que se enciendan los instrumentos». «Estoy superilusionada con ver sus primeras imágenes [...]. Luego ya vendrán los temas de ciencia que todos esperamos: las primeras estrellas y galaxias de nuestro universo, buscar bioseñales en atmósferas de otros planetas... Va a ser muy emocionante». www.agenciasinc.es Ma r í a Begoña Vi l a Co st a s 1963. Vigo, Pontevedra. Astrofísica. Miembro del equipo desarrollador del Telescopio Espacial James Webb. «Cuando t ienes ni ño s o ni ña s pequeño s , t ú pa ra el l o s e res s u mad re, no ent ienden de nada má s . » > Busca el vídeo al que hace referencia el texto y haz un resumen de lo que en él se presenta. > Piensa: ¿por qué se envió el telescopio doblado en un cohete? ¿Por qué crees que se ha ubicado tan lejos de la Tierra, donde no pueden enviarse misiones de reparación en caso de averías? > Busca información sobre las últimas imágenes tomadas por este telescopio. Descríbelas, elige la que más te guste y elabora un pequeño informe sobre ella. ▶ ¿Qué representa? ▶ ¿A qué distancia se encuentra el motivo fotografiado? > Luego presenta tu informe en clase. El conjunto se asienta en una aeronave o spacecraft sobre la que está el gigantesco escudo solar o parasol , dividido en cinco capas, que lo prot egen del calor y l a luz que l legan desde el Sol y la Tierra . Encima se sitúa el telescopio en sí mismo, formado por el espejo primario de 6,5 m con 18 piezas hexagonales. Está fabricado de berilio revestido de oro, un metal precioso que ref leja muy bien la débil luz infrarroja para su posterior detección . Ju st o d e t rá s d e l e sp e j o s e gm e n t a d o s e h a mo n t a d o u n mó du l o c i e n t í f i c o c o n cuatro i nstr umento s . [ . . . ] Un e sp e j o secundario ref lejará la luz del primario en e s t o s i n s t r u m e n t o s . A d e m á s , l a n a v e cuenta con otros elementos, como antenas, estabi li zadores y un sensor de guiado f ino (FGS) para ori entarse con enor - me preci sión . www.agenciasinc.es Espejo primario (18 espejos hexagonales) Cámaras y otros sensores Escudo protector de la radiación solar Ordenadores y otros instrumentos Espejo secundario Antena Paneles solares Dimensiones: 21 m largo ◊ 14 m ancho ◊ 8 m alto. Masa: 6,2 toneladas Duración del trayecto: 29 días Día 1 Día 3 Día 8 Día 9 Día 29 +33 min En 2022 s e re c ib ie ron l a s pr ime ra s imágenes tomada s por el teles cop io James Webb. Lanzamiento Despliegue de la antena de comunicaciones Despliegue del escudo solar Despliegue del espejo primario Despliegue de la estructura del espejo secundario Despliegue de los paneles solares Maniobra de puesta en órbita 30 31
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