4º ESO TALLER DE

LABORATORIO de

Física y

Química/Laboratory

PROFESORA/TEACHER: SORAYA MAZÓN SUÁREZ

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ÍNDICE/CONTENTS

Criterios de calificación 3

Tema 1: Laboratorio de física y química. 5

Unit 2: Separation techniques for mixtures 17 Tema 3: Sistema periódico y enlace 21 Tema 4: Estudio y preparación de disoluciones 27 Tema 5: Reacciones químicas 31

Unit 6: Carbon chemistry carbono. Typical organic reactions 36

Tema 7: Técnicas de mecánica 40 Tema 8: Técnicas relacionadas con fuerzas 47 Unit 9: Fluid techiques 54

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CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

1. los criterios seguidos para la calificación de los alumnos serán los siguientes:

Los alumnos serán calificados en base a cuatro apartados: pruebas objetivas, trabajo en clase, trabajo en casa y actitud hacia la asignatura. Los temas impartidos en inglés tendrán un peso porcentual del 33% de cada apartado, y los impartidos en castellano el 67% restante.

Cada apartado tendrá el siguiente peso porcentual en la nota final:

-Pruebas objetivas: 60%

-Trabajo en clase: 25%

-Trabajo en casa: 5%

-Actitud hacia la asignatura y comportamiento: 10%

PRUEBAS OBJETIVAS Pruebas escritas teóricas y/o prácticas. En los temas en inglés la comprensión oral contará el doble de la nota que la expresión escrita y comprensión escrita

60%

TRABAJO EN CLASE Se revisarán de forma periódica las actividades, trabajos y los guiones de prácticas. El retraso en la entrega de los mismos supondrá una pérdida directa de 3 puntos sobre esa nota. En los temas impartidos en inglés se evaluará en este apartado las exposiciones orales.

30%

TRABAJO EN CASA

ACTITUD HACIA LA ASIGNATURA

Comportamiento: cada alumno partirá con una nota de 10. Cada falta leve restará 1 punto y una falta grave supondrá la pérdida de la totalidad (esto quedará reflejado en el cuaderno del profesor con negativos y en el parte de la clase).

5%

10%

Esfuerzo y participación: se tendrá en cuenta la participación del alumno en la realización diaria de experimentos, intervenciones adecuadas y su colaboración al recoger, cuidar y limpiar el material del laboratorio

5%

La nota final se obtendrá sumando los tres porcentajes. Si el resultado es inferior a 4,5, la nota será insuficiente. Si es inferior a 5,5, suficiente. Si es inferior a 6,5, será bien. Si es inferior a 8,5, notable. Y, finalmente, si es igual o superior a 8,5, sobresaliente. Calificaciones mínimas para la aplicación de los porcentajes: En todos los niveles, con menos de 3 en un examen, se realizará la media con los otros exámenes de evaluación, pero no se obtendrá más de un 4. Cada deberá tener un mínimo de 3 sobre 10 en el apartado trabajo en clase para aprobar cada evaluación. Igualmente se requerirá un mínimo de 3 sobre 10 en el apartado exámenes y trabajo en clase-casa y en la parte impartida en inglés y castellano individualmente para superar la asignatura. Otros criterios: - La entrega de los guiones y/o actividades constituye requisito indispensable para aprobar la evaluación. En caso contrario. La calificación máxima de la evaluación será de 4 sobre 10 - Al resultado de aplicar los porcentajes se aplicará la norma del redondeo. - Al alumno que copie o deje copiar tendrá un cero en ese examen. - Para obtener la calificación final de junio se realizará la media aritmética de las tres evaluaciones del curso, siendo requisito indispensable - Durante el curso, los alumnos deberán presentar varios proyectos que consistirá la presentación de un

experimento sencillo para presentar a varios grupos de EPO y las familias y alumnos durante la Jornada de

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Puertas Abiertas. Dichos proyectos serán evaluados teniendo en cuenta su preparación y exposición. Podrá subir hasta un máximo de 1 punto la nota de la segunda evaluación del alumno.

Así miso, los alumnos deberán entregar un trabajo relacionado con la visita programada al Museo de la Minería de Asturias Faltas de ortografía (grafías y tildes) y de presentación: Se penalizará de la siguiente forma: - Segundo ciclo de ESO y Bachillerato: 0,2 por falta hasta un máximo de 2 puntos. - Por mala presentación se penalizará hasta un máximo de 0,5 puntos (en los exámenes no deben aparecer tachones, se usará corrector tipo Tippex o se colocará una línea sobre las palabras que se desean eliminar, se deben respetar los márgenes, etc). - En los exámenes y en los trabajos se especificará la nota de los contenidos, el número de puntos que se restarán por faltas de ortografía y la nota final de la prueba después de realizar el cálculo. - Para la presentación de los trabajos se seguirán las siguientes normas:

- 4º E.S.O: se realizarán en folios y escritos a ordenador.

Faltar al examen y faltas de asistencia: - Segundo ciclo de ESO y Bachillerato: si un alumno falta a un control y presenta el justificante de no asistencia debidamente firmado por sus padres, en un plazo de 48 horas, se le realizará la prueba de dicha materia en el segundo control. Si fuera el segundo control al que no ha asistido, se le repetiría la prueba siempre que hubiera tiempo antes de la sesión de evaluación. Si faltase a los dos exámenes, iría directamente a la recuperación. - Si un alumno falta más del 20% del total de las horas de la materia, aunque estén justificadas, perderá el derecho a realizar los exámenes, salvo casos excepcionales y por asunto grave, teniendo que realizar la recuperación. La nota será la que resulte de aplicar los porcentajes de los criterios de calificación. Recuperaciones: -Se realizarán recuperaciones de la 1ª y 2ª evaluación. La 3ª evaluación se recuperará en la final. -En las recuperaciones se mantendrá los criterios de calificación de la evaluación que se recupera, añadiendo a esa nota el tanto por ciento de la prueba objetiva obtenida en el examen de recuperación. En la convocatoria de septiembre se tendrá en cuenta solamente la calificación del examen. - En la convocatoria de junio se aplicarán los porcentajes correspondientes a pruebas objetivas y se hará la nota media de las tres evaluaciones, pero si la nota del examen es inferior a 4,5 la nota final no será mayor de 4. -Las recuperaciones se realizarán una vez finalizada la evaluación. Debiendo realizarse en la siguiente semana a la sesión de evaluación y hasta la tercera semana del trimestre siguiente. - A la recuperación de 1ª y 2ª evaluación, los alumnos deberán presentarse con toda la materia impartida en el trimestre. En junio, con la materia de las evaluaciones suspensas y en septiembre con toda la materia.

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TEMA 1. EL

LABORATORIO DE

FÍSICA Y QUÍMICA

CONTENIDOS: 1. Normas personales y de seguridad. Pictogramas de peligrosidad 2. Material de laboratorio 3. Dominio de las técnicas habituales de medida (medida de masas, tiempo, longitud, volumen,…) 4. Estructura del guión de prácticas. 5. El método científico y divulgación científica OBJETIVOS:

- Cooperar y trabajar en equipo. Repartir y compartir el trabajo.

- Trabajar en el laboratorio de forma rigurosa atendiendo a las normas personales y de seguridad en el laboratorio

- Identificar correctamente el material del laboratorio y mantenerlo en óptimas condiciones (manejo y limpieza).

- Conocer la estructura de un guión de prácticas y cómo elaborarlo

- Conocer las unidades de medida del sistema internacional y sus equivalencias

- Interpretar correctamente la información que aparece en las etiquetas de productos químicos

- Conocer el Método Científico y la divulgación en ciencia

- Interpretar resultados y formular hipótesis

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TEMA 1. LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA. ORGANIZACIÓN Y SEGURIDAD

1. 1. NORMAS PERSONALES

- Entrar en el laboratorio de forma ordenada

- Seguir rigurosamente las instrucciones del profesor.

- No correr ni tener prisa mientras estemos en el laboratorio.

- Llevar lo imprescindible, evitando obstáculos innecesarios.

- Si detectamos material roto o se rompe durante su uso, avisar al profesor.

- Manejar el material con cuidado y precaución, en especial los reactivos.

- Durante las prácticas y la limpieza de material, no distraerse con los compañeros.

- No se debe comer o beber en el laboratorio.

- Antes de comenzar la práctica, asegúrate de que has comprendido exactamente o que debes

hacer, comprueba que tienes el material necesario para la práctica y sabes cómo manipularlo.

- Es conveniente llevar el pelo largo recogido.

- La mesa de trabajo debe estar libre y despejada, solamente mantendremos en ella el material que

estemos utilizando.

- Mantén tus manos limpias y secas para no dejar residuos de sustancias en ellas (pueden ser

venenosas, irritantes…)

- Al finalizar la práctica, comprueba que todo ha quedado en recogido, limpio y en orden.

1. 2. NORMAS DE SEGURIDAD

Productos químicos:

- Pregunta a tu profesor antes de arrojar un producto a la pila, algunos pueden ser peligrosos.

- No devuelvas productos químicos a sus botellas, salvo indicación del profesor.

- No es correcto tocar los productos químicos con la mano, aunque sean inocuos. Hay que utiliza

las espátulas y los recipientes adecuados para ello y después de manejarlos, lavarse las manos

cuidadosamente.

- Nunca se deben probar los productos químicos. Si hay que olerlos, no se hará directamente, sino

dirigiendo con la mano una pequeña parte de los vapores a la nariz.

Material eléctrico:

- Antes de salir del laboratorio cerrar los grifos y el gas y apagar los aparatos eléctricos empleados.

- Cualquier montaje eléctrico requiere la supervisión del profesor antes de su puesta en

funcionamiento.

- Como norma general y aunque se trabaja con tensiones no peligrosas, no se deben tocar los

cables o terminales eléctricos.

- Mantener el material alejado de agua y las manos secas.

Calentamiento:

- Cuidado con el vidrio, pues tiene el mismo aspecto frío que caliente y puedes quemarte.

- Es importante extremar las precauciones con el uso de los mecheros de gas. El encendido y

apagado estarán supervisados por el profesor, responsable de supervisar la calidad de la llama y la

ausencia de malas combustiones y desprendimiento de gases tóxicos.

- Para calentar los tubos de ensayo utiliza siempre las pinzas de madera. Los tubos deben estar

inclinados y su boca orientada hacia lugares en los que no haya ninguna persona.

Medidas de protección y normas de actuación:

- Utilizar siempre bata y gafas y guantes cuando sea necesario a fin de evitar posibles salpicaduras

de agentes irritantes o corrosivos, como los ácidos o las bases.

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- Mantener el laboratorio bien ventilado y cuando exista riesgo de emitir gases al ambiente se

realizarán bajo campanas extractoras.

- En caso de accidente, avisar rápidamente al profesor, teniendo en cuenta que:

… Si cae sobre la piel cualquier líquido lo primero que se debe hacer es poner la zona afectada bajo el

grifo, mientras el compañero avisa al profesor.

… Si se produce contacto con un ácido, nunca añadir pomadas para quemaduras de contacto ya que en

su mayoría poseen ácido pírrico y por ello, potenciarían el efecto de dicha sustancia.

1 3. PICTOGRAMAS DE PELIGROSIDAD

ACTIVIDADES PROPUESTAS:

A. Indica las normas de seguridad (siguiendo un orden lógico) que aplicarías desde tu llegada hasta tu

salida del laboratorio en los siguientes casos:

- Preparar 100 ml de una disolución 0,1 M de ácido clorhídrico.

- Calentar una disolución altamente concentrada de una sustancia problema que emite vapores

tóxicos.

- Identificar el tipo de enlace de una sustancia no identificada valorando su conductividad

eléctrica.

B. Describe las características de peligrosidad de las sustancias problema partiendo de sus etiquetas

2. MATERIAL DE LABORATORIO

Diferenciamos el material utilizado en el laboratorio como utensilios de sostén, utensilios usados como recipientes, utensilios volumétricos, utensilios de uso específico y aparatos.

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Utensilios de sujeción

Soporte universal: Permite adaptar otros utensilios mediante la pinza. Trípode: se utiliza para sostener recipientes para calentarlos

Rejilla de amianto: se coloca sobre el trípode para calentar recipientes Pinza: sirve para sujetar los tubos de ensayo que calentamos sin riesgo de quemadura

Nuez: permite sujetar las pinzas al soporte manteniendo la verticalidad

Pinza: útil para sujetar buretas, pipetas etc. verticalmente

Gradilla: usada para sostener y almacenar los tubos de ensayo. Suelen ser metálicos o de madera

Soporte/aro metálico: anexado al soporte universal

Utensilios utilizados como recipientes

Cápsula de porcelana: soporta elevadas temperaturas, por lo que se usa para carbonizar sustancias Crisol: similar a la cápsula, pero más profundo

Vidrio de reloj: se emplea para contener sustancias y pesarlas en la balanza

Balón/Matraz de destilación/Kitasato: cuando presentan un vástago se conectan a una bomba de vacío (filtrado al vacío) o un aparato de destilación

Tubo de ensayo: sirven para realizar experimentos o ensayos

Material volumétrico

Probetas: de vidrio o plástico y distintas capacidades, aparecen graduadas para medir volúmenes cuando no se necesita excesiva precisión

Vaso de precipitados: contienen sustancias para su pesado, calentamiento o manipulación

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Matraz aforado: recipiente de vidrio con un cuello estrecho y alargado, empleado para medir con exactitud disoluciones enrasando hasta el aforo (volumen determinado marcado en el vidrio)

Matraz erlenmeyer: recipiente de vidrio cónico graduado que termina en un cuello corto y estrecho. Evita la evaporación de sustancias, por lo que se usa para agitar o evaporar sustancias

Pipeta: tubos de vidrio estrechos y aforados, y en ocasiones ensanchados en la parte superior y utilizados para medir volúmenes de líquidos con gran precisión

Bureta: tubos de vidrio calibrados con una llave en su extremo inferior. Se utilizan para hacer valoraciones

Utensilios de uso específico

Pipeteador o succionador manual/automático/de seguridad (pera): de goma o plástico, permiten succionar líquidos con una pipeta de forma segura. Nunca se deben aspirar los líquidos con la boca

Mortero: de porcelana, vidrio o ágata (esto últimos son los más resistentes) sirven para triturar o machacar distintos materiales

Papel de filtro: usado para filtrar sustancias separando o reteniendo impurezas. Para filtrar con embudo les conferimos forma cónica y en el caso de un embudo Buchner se recorta del tamaño

Cristalizador: de vidrio y de base de gran superficie permite evaporar sustancias a temperatura ambiente cristalizándolas

Embudo: pueden ser de plástico o vidrio. Canalizan líquidos o sólidos granulares.

Embudo Buchner: conectado a un matraz Kitasato y una bomba de vacío permite filtrar al vacío

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Placa Petri: cápsula de cristal o plástico usada para cultivar microorganismos

Pipeta Pasteur: recipientes de plástico o vidrio que dispensan los líquidos gota a gota

Embudo de decantación: embudo equipado con una llave. Sirven para separar líquidos con distinta densidad

Cucharillas, espátulas y varillas de vidrio: de acero inoxidable o vidrio, para recoger una pequeña cantidad de producto sólido

Refrigerante: condensador formado por dos tubos concéntricos. Por el exterior circula in líquido refrigerante que produce el cambio de estado vapor a líquido

Desecador: recipiente de vidrio utilizado para deshidratar una sustancia produciendo vacío.

Mechero Bunsen: utensilio metálico que produce una llama constante y sin humo. Para lograr un calentamiento adecuado hay que regular la flama del mechero hasta se observe bien oxigenada (flama azul). La entrada de oxígeno se regula a través de una llave

Mechero de alcohol: fuente de calor de baja intensidad, que funciona con alcohol etílico. Se tapa para finalizar la combustión, agotando el comburente (oxígeno)

Material de limpieza y protección

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Campana extractora de gases: equipo de protección frente a la emisión de gases contaminantes

Delantal, manguitos y bata: protegen al personal de laboratorio evitando el contacto con sustancias corrosivas, tóxicas y nocivas

Guantes de seguridad: recomendables en caso de manipular productos químicos. Además de los de látex o goma se utilizan otros más gruesos para coger con la mano recipientes calientes

Gafas de protección: gafas protectoras que evitan las salpicaduras y los vapores tóxicos

Escobillones: utensilios de limpieza. Disponibles en varios tamaños para fregar pipetas, tubos de ensayo, matraces y probetas.

Frasco lavador: se utilizan para enjuagar el material de laboratorio. Los hay de un tubo (el agua sale apretando el frasco) y de dos (por uno se sopla y por el otro sale el agua)

Mascarilla: utilizada como medida de protección frente a vapores tóxicos

Máscara de seguridad: utilizada como medida de protección frente a vapores tóxicos. Además de evitar la inhalación de vapores peligrosos protege los ojos

Medida de magnitudes

Calibre: aparato empleado para la medida de diámetros interiores y exteriores con precisión. Uso: para conocer el valor de una medida escribiremos el número tomando las primeras cifras de la regla superior y la última cifra la calcularemos por medio de la reglilla inferior. Veamos el ejemplo. Se leen la distancia que va entre el cero de la regla y le cero del cursor 16 mm la siguiente cifra de la medida se busca en el cursor y será la del número de este cuya raya de posición justo coincida con una división de la regla. El único que coincide con una división de arriba es el 4, la medida será :16,4 mm

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Dinamómetro: instrumento de medida de fuerzas. Es importante no sobrepasar la medida máxima que puede soportar el dinamómetro, a fin de no deformar el muelle interno.

Balanza de precisión: permite medir masas muy pequeñas de sustancia con gran precisión.

pHmetro: sensor electroquímico que permite medir el pH de una solución papel indicador: sátiras de papel impregnadas en una sustancia indicadora y que varían de color en función de la concentración de protones de la sustancia.

Termómetro: utensilio de medición de temperaturas. El tradicional se basaba en la dilatación del mercurio con un aumento de temperatura. Hoy día se ha extendido el uso de los termómetros digitales

Aparatos

Agitador magnético: dispositivo electromagnético utilizado para mezclar disoluciones. La placa superior puede ser o no calefactora

Mufla o estufa: cámara cerrada sometida a temperaturas muy elevadas. Suele usarse para carbonizar sustancias

Baño María: permite calentar una sustancia sometiéndola a calor de forma indirecta

Autoclave: reciente hermético que soporta elevadas presiones

ACTIVIDADES PROPUESTAS

A. Identifica el material de laboratorio

3. SISTEMAS DE MEDICIÓN

3.1 CONVERSIÓN DE UNIDADES

Prefijo Símbolo Equivalencia

Tera T 1.000.000.000.000 = (1012

) = 1 billón

Giga G 1.000.000.000 = (109) = mil millones

Mega M 1.000.000 = (106) = 1 millón

Kilo K 1.000 = (103) = 1 millar

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Hecto H 100 = (102) = 1 centena

Deca Da 10 = (101) = 1 decena

Unidad Gramo (masa), metro (longitud), litro (capacidad)…

1 = unidad

Deci D 0,1 = (10-1

) = décima

Centi C 0,01 = (10-2

) = centésima

Mili M 0,001 = (10-3

) = milésima

Micro Μ 0,000001 = (10-6

) = millonésima

Nano N 0,000000001 = (10-9

) = milmillonésima

Pico P 0,000000000001 = (10-12

) = billonésima

3.2 UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (USI)

Magnitud Unidad básica Símbolo

Velocidad metro por segundo m/s

Aceleración metro por segundo cuadrado m/s2

Longitud Metro M

Masa kilogramo Kg

Tiempo segundo S

Intensidad de corriente eléctrica amperio A

Temperatura termodinámica kelvin K

Cantidad de sustancia mol Mol

Superficie metro cuadrado m2

Volumen metro cúbico m3

Ángulo Radián Rad

Fuerza newton N m·kg/s2

Presión, tensión pascal Pa N/m2 m

-1 ·kg·s

-2

Energía, trabajo, cantidad de calor julio J N·m m2·kg·s

-2

3. 3 CONVERSIÓN DE VALORES DE TEMPERATURAS

La escala Celsius y la escala Kelvin tienen una transformación muy sencilla:

grados K=273.15 + grados C

En la transformación de grados centígrados a grados Fahrenheit cada grado centígrado vale 1,8 ºF ( 0 - 100 en la escala centígrada equivale a 32 - 210 en la escala Fahrenheit). Por lo tanto debes multiplicar los grados centígrados por 1,8 que equivale a 9/5 . Como el cero Celsius corresponde al 32 Fahrenheit debes sumar 32:

gradosF=(9/5)*gradosC+32; Para la transformación inversa se despeja y queda:

gradosC=(5/9)*(grados F-32)

3.4 CÓMO ENRASAR

En química, se llama enrasar al procedimiento por el cual se lleva el volumen del líquido del material volumétrico al deseado. El procedimiento a general consiste en hacer coincidir la tangente de la curva formada

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en el límite líquido-aire (menisco) con la marca (ya sea aforo o graduada) del elemento. Esto debe realizarse teniendo la marca a la altura de los ojos; si no podremos verlos a la misma altura, pero no lo estarán (figura 1).

El procedimiento, más detalladamente, varía según el elemento utilizado. En el caso de la probeta consiste simplemente en agregar y eliminar líquido hasta enrasar. En el caso de la pipeta, por otro lado, es uno de los más complicados

A: Menisco cóncavo B: Menisco convexo. La línea discontinua representa el plano tangente que debe tenerse en cuenta para enrasar.

3.5 ERROR ABSOLUTO Y ERROR RELATIVO

Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o indirecta (utilizando una fórmula) existe un tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores que se utilizan en los cálculos:

Error absoluto: Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

Error relativo: Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. no tiene unidades.

* Otras consideraciones: 1dm3 = 1 l *pH> 7 básico pH <7 ácido pH = 7 neutro

3. 6 CIFRAS SIGNIFICATIVAS, NOTACIÓN CIENTÍFICA Y REDONDEO

La Notación Científica permite expresar un número de forma abreviada. En caso de uno muy grande colocamos una coma tras el primer número entero y se multiplica por 10 elevado a un número positivo. En el caso de uno muy pequeño el exponente será negativo. Ejemplo: 0,0015 = 1,5 ∙10

-3 y 37209000 =3,7209∙10

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El redondeo consiste en obviar las cifras a la derecha de la última que sea significativa*. Si la primera cifra desechada es menor que 5, las cifras no se modifican, pero en caso de que sea mayor o igual sumamos una cifra más a la última conservada. Ejemplo: 0,0039 redondeado a tres decimales quedaría como 0,004. Sin embargo 0,0033 redondeado al mismo número de decimales quedaría como 0,003

*Las cifras significativas son las distintas de cero y los ceros entre ellas (no lo son, por tanto, los ceros situados a la izquierda de un número decimal ni los últimos de la parte decimal)

4. EL GUIÓN DE PRÁCTICAS

Las actividades se entregarán siguiendo el modelo de guión de prácticas siempre que el profesor así lo indique, en folio manuscrito e incluyendo los siguientes apartados (se deberá prestar especial atención al lenguaje y expresiones utilizadas):

- Portada: Nombre y número de práctica, curso y clase y nombre y apellidos del alumno.

- Objetivo de la práctica (qué queremos conseguir)

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- Material: se describirá el material utilizado detalladamente.

- Fundamento teórico: fórmulas, teorías en que nos basamos…

- Procedimiento: qué hemos hecho durante toda la práctica, mencionando cuando proceda normas de seguridad y consejos dados por el profesor. Se incluirán además, los cálculos numéricos cuando proceda (como un subapartado)

- Conclusiones, análisis de resultados y preguntas propuestas: ¿el resultado ha sido el esperado? Si no es así hay que formular una hipótesis que explique porqué y a qué conclusiones hemos llegado.

- Referencias bibliográficas: sólo en el caso de habernos documentado

ACTIVIDADES

1. Añade 16,3 ml de agua destilada utilizando las pipetas de 10, 5 y 1 ml a un tubo de ensayo. Pesa 0,7 g de glucosa y añádelos al tubo. Por último vierte un par de gotas de Reactivo de Fehling B y calienta la solución con un mechero bunsen de alcohol. ¿Qué ocurre? Plantea una hipótesis para explicar el cambio. Cuando finalices, añádelo a un vaso de precipitados y enrasa hasta 100 ml con agua.

2. Utilizando el calibre o pie de rey, mide el diámetro de la figura con una regla (valor de la medida) y con un calibre (lo tomaremos como valor exacto) y calcula el error absoluto y relativo.

3. Mide la temperatura ambiente con un termómetro y expresa el resultado en grados centígrados, kelvin y Fahrenheit

4. Calcula el peso de un objeto con el dinamómetro en Newton y en g·cm/s2 (con factores de conversión)

5. Con un papel indicador de pH determina si la sustancia problema es ácida, básica o neutra

6. Averigua la composición del objeto cilíndrico usando una probeta con agua para calcular el volumen y la balanza para la masa y fijándote en la siguiente tabla de densidades:

Compuesto Densidad (kg/m3)

Aluminio 2.700

Zinc 7.140

Hierro 7.800

Latón 8.100-8.700

Plomo 11.300

Cobre 8.900

Plata 10.500

7. Representa gráficamente la masa sobre el volumen de los distintos objetos (fabricados del mismo material). Interpreta la gráfica

8. a) Expresa en forma de notación científica 2380100000 y 0,072000

b) Redondea 2,3451 a dos decimales, 908,12 a un decimal y 4,6755 a tres decimales

5. EL MÉTODO CIENTÍFICO Y LA DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Desde hace siglos el hombre ha buscado la verdad observando todo lo que había su alrededor, antes los filósofos, hoy los científicos. Gracias a ese afán la sociedad ha conseguido avanzar y evolucionar a través de la ciencia, que es la forma de adquisición de conocimientos a través de una metodología concreta, el método científico. Podemos clasificar las ciencias como formales (no pueden ser comprobadas experimentalmente) y empíricas (sus bases han sido contrastadas de forma experimental. Aunque los conocimientos expuestos por los científicos se asumen como verdades, nuevos descubrimientos perfeccionan continuamente nuestra percepción, por los que consideramos que las verdades científicas tienen un carácter cambiante y en cierto modo provisional.

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La ciencia es, por tanto, un proceso dinámico, que aporta conocimientos contrastables y reproducibles, que se comunica con el resto de la sociedad, a través de un lenguaje preciso y riguroso y ordenada en leyes y teorías. Etapas del método científico:

- Observación: delimitamos el problema partiendo de la observación del entorno y conocimientos previos. Resultado de esa observación nos planteamos preguntas y recogemos información relevante del modo más riguroso posible. Para lograrlo es frecuente la utilización de instrumentos de observación o medición (microscopios, pHmetros, termómetros).

- Planteamiento de una hipótesis: buscamos posibles explicaciones al fenómeno observado basándonos en los datos recogidos y en las aportaciones de otros científicos.

- Contraste de la hipótesis: hay que comprobar de forma experimental varias veces que nuestra explicación se corresponde con la realidad. Si no se da el caso, tendríamos que volver a formular una hipótesis nueva.

- Elaboración de una ley: hemos confirmado la hipótesis. En el caso de confirmar varias leyes relacionadas entre sí nos encontramos frente a una Teoría. La divulgación científica: Los científicos se encuentran con el deber de transmitir sus descubrimientos a la sociedad a través de informe minucioso y comprensible publicado en textos científicos, que son valorados por la comunidad científica. Estos textos pueden ser revistas especializadas, periódicos o libros.

UNIT 2.

SEPARATION

TECHNIQUES FOR

MIXTURES

CONTENTS: 1. Summary of the unit 2. Key words 3. Differences between pure substances and mixtures 4. Separation methods.

- Magnetic attraction - Evaporation and crystallitasion - Extraction - Chromatography - Decantation and distillation

5. Activities 6. Application to industry of separation techniques OBJECTIVES:

- Identify the most appropiate techniques to separate the components of a mixture in the correct order.

- Being able to separate the components of homogeneous and heterogeneous mixtures experimentally.

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TEMA 2. SEPARATION TECHNIQUES FOR MIXTURES

2. KEY WORDS

Alloy Crystal

Coolant/condenser Filter paper

Boiling point

Flask Mortar and pestle

Shieve and mesh Funnel

Steam Stopcock

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3 MATTER CAN BE FOUND AS:

3.1 MIXTURE: matter made up of different molecules. Types.

- Homogeneos mixtures or solutions: the components are clearly distinguishable. - Heterogeneous mixture: their components have a uniform appereance.

Components of a solution:

- Solvent: it is the major component - Solute: it is the minor component.

For instance: - Liquid: vinegar, alcohol, sea water… - Gaseous: Air - Solid: metal alloys such as steel (iron and carbon). - Otras: sólido en líquido (azúcar en agua), gas en líquido (bebidas carbonatadas)…

3.2. PURE SUBSTANCES: they have specific properties which differenciate one kind of matter from

another (density, boiling temperature…) Kinds: - Chemical compound: We can break down into simpler substance by applying a chemical

change (but not with a physical change). For example: H2O - Element: it cannot be broken into simpler components using chemical or physical changes

(eg. Fe, B...)

4. SEPARATION METHODS: The components of a mixture can be separated depending on their properties. These are the most important methods: - Magnetic attraction: we can attract magnetic substances such as iron using magnets. - Filtration: it allows us to separate a solid mixed with a liquid in which it is soluble whit a filter paper. - Decanting: Two immiscible liquids are separated using a separating funnel (see figure 1) and letting

the mixture stand previously, - Distillation: sirve para separar dos líquidos solubles entre sí, pero con distinta temperatura de

ebullición con un aparato destilador (ver figura 2) - Slow evaporation: we let evaporate water from the mixture to room temp or applying heat and obtain

crystals with geometrical shapes. It simulates the formation of magmatic plutonic rocks. - Fast Crystallization: also based on the different behavior and temp evaporation of the components of

the mixture. An accelerator is used (acetone), which evaporates together with water (small, irregular crystals formed, simulating the formation of volcanic magmatic rocks)

- Extraction: This technique is primarily used to separate a substance dissolved in a liquid partially

(iodine content in an aqueous solution of common salt). To this end, an immiscible liquid is used as carbon tetrachloride, in which the substance to be separated is much more soluble. After extraction there are two phases, one above another, whose position depends on the density thereof.

- Cromatography: widely used in biochemistry to separate and recognize the substances in a solution. It is based on diffusion rates (rate at which the compound is displaced by a surface). We can, for example, to separate ink colors or plant pigments. The advantage of this is that blends can be applied to complex and requires very small amounts of substance at very low concentrations.

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Picture 1 Picture 2 LAB 1: distillation, filtration, sedimentation, rapid crystallization, slow and magnetization.

- Objective: identificar el tipo de mezcla, soluto y disolvente en cada caso y practicar los métodos de separación que figuran en el título. - Procedure:

1. Indicate if the misxture is homogeneous or heterogeneous a) Sand and water b) Iron filings and sugar c) Water and oil d) Wine (water y alcohol) e) copper sulfate dissolved in water f) salt dissolved in water 2. Separate each mixture components by choosing the most appropriate in each case.

- Issues: Why have you chosen that techniques? What is the basis for each one? LAB 2: EXTRACTION

- Objective: separate I2 aqueous solution containing common salt and iodine. - Material: funnel, beaker, common salt solution (NaCl) and iodine in water and carbon tetrachloride (CCl4) - Scientific bases: Iodine has a higher affinity for CCl4 than salt water. - Procedure: 1. Add the solution and the same amount of CCl4 to funnel. 2. Shake the funnel (shawl before) - Issues: What happened? Describe the process, explain and draw a picture. PRÁCTICA 3: PAPER CHROMATOGRAPHY OF PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS

- Objective: extracting and separating the photosynthetic pigments through a simple phases technique.

- Material: mortar, pestle, funnel flask, filter paper, alcohol, spinach leaves and calcium carbonate.

- Procedure:

1. Wash spinach or chard, nerves removed and put in a mortar together with the extracting solvent (acetone or alcohol) and a small amount of calcium carbonate (prevents photosynthetic pigments are degraded by the action of light)

2. Grind the mixture until the leaves become discolored and the solvent acquires a deep green color. 3. Filter through a filter paper funnel and pressing the mixture. 4. Pass filtering a Petri Dish 5. Place a rectangle of paper towels / drying of about 15 cm by 10 cm high, attached by a bring stand

and clamp.

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- Conclusions: According to paper chromatography where we have made, we see four bands or zones (Figure A), corresponding to different photosynthetic pigments present in spinach leaves. According to their degree of solubility with alcohol will recognize these bands and in this order: chlorophyll b, chlorophyll a, xanthophylls and carotenes

- Label the absorbent paper with the name of the group and give it to the teacher. - Questions: 1. Find the meaning of the following: capillary mobile phase and stationary phase. 2. For the experiment identifies the mobile phase, stationary, pigments and solvent extractant thereof PRÁCTICA 4: SEPARATION TECHNIQUES USING SEVERAL METHODS

Separate the mixture problem and choosing the right techniques in the right order. Make a lab report script 4.5 5. ACTIVITIES 5.1 Use the dichotomous key to recognize the containers:

a) b) c) d) e) f)

Does it have neck?

Does it have a flat bottom? Does it have a pouring spout?

Does it have a long neck? Boiling flask Is it much taller than wide? Test tube

Volumetric Erlenmeyer Graduated Beaker flask flask cylinder 5.2 Indicate what the numbers represent.

11 12 13 14 15

5. INDUSTRIAL APPLICATION OF SEPARATION TECHNIQUES. Groupal task: prepare a speech. Topic: Industrial application of the methods of separation of mixtures

Yes No

Yes No Yes No

Yes No Yes No

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T3. SISTEMA

PERIÓDICO Y

ENLACE

CONTENIDOS: 1. Conceptos clave (gas noble, enlace químico, electronegatividad…) 2. Tipos de enlaces. 3. Propiedades de las sustancias en función del enlace 4. Identificación del tipo de enlace (brillo metálico, solubilidad en agua, conductividad eléctrica y

ensayo a la llama) 5. Electrólisis del agua OBJETIVOS:

- Manejar con seguridad y rigor productos químicos

- Identificar del tipo de enlace de una sustancia estudiando de forma práctica su solubilidad en agua y conductividad eléctrica y asociarlo a su situación en la tabla periódica

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TEMA 3 DETERMINACIÓN DEL TIPO DE ENLACE UNA SUSTANCIA

1. CONCEPTOS CLAVE: Los gases nobles son los únicos elementos presentes en la naturaleza que encontramos de forma aislada. El resto de elementos se unen formando moléculas o cristales, simples en el caso de unión de los mismos elementos o compuestos si se unen átomos de elementos diferentes. Esa unión se denomina enlace químico y permite alcanzar a los átomos mayor estabilidad consiguiendo que sus últimas capas de electrones se encuentren completas. La electronegatividad es la tendencia de un electrón por atraer electrones de otro átomo. Anión: ión negativo (átomo que ha captado electrones) Catión: ión positivo (átomo que ha cedido electrones)

Brillo metálico: es el aspecto que presenta la superficie de un cuerpo debido a la propia luz o reflejada. Los metales poseen un brillo característico denominado metálico (ej. oro, plata, cobre…) 2. TIPOS DE ENLACE: Enlace iónico: se da entre átomos con diferente electronegatividad (metal, electropositivo y no metal, electronegativo). Para alcanzar la configuración de gas noble (más estable) el metal cede electrones (catión) al no metal (anión)

Enlace covalente: se da entre dos no metales. Los átomos comparten electrones.

Enlace metálico: se produce por la unión de varios elementos metálicos: los cationes están ordenados en una estructura cristalina rodeados por una nube de electrones.

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Tabla resumen:

3. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS EN FUNCIÓN DE SU ENLACE: Sustancias con enlace iónico: se presentan como cristales duros, con elevadas temperaturas de fusión y ebullición, se disuelven en agua y conducen la corriente eléctrica, tanto disueltos en agua como fundidos, pero no en estado sólido Sustancias con enlace covalente: forman dos grupos muy diferenciados:

- Cristales covalentes: muy duros y frágiles, no conducen la corriente eléctrica, ni se disuelven en agua ni en otros disolventes.

- Cristales moleculares: a temperatura ambiente son sólidos o líquidos. Tienen bajas temperaturas de fusión y ebullición y en estado sólido no son solubles en agua (polar) en general, aunque sí en tetracloruro de carbono o acetona (disolventes polares). No conducen la corriente eléctrica ni disueltos ni fundidos.

Sustancias con enlace metálico: a temperatura ambiente son sólidos (excepto el mercurio) conductores de la corriente eléctrica. Presentan brillo metálico y son dúctiles y maleables. Al calentarse liberan energía, que determinada por ciertas frecuencias de radiación nos permite observar un color del espectro visible.

Elemento Coloración Elemento Coloración

Litio Rojo carmín Bario Verde amarillento

Sodio Amarillo Calcio Rojo anaranjado

Potasio Violeta pálido Cobre Azul bordeado de verde

Estroncio Rojo carmín Mercurio Violeta intenso

Ácido bórico Verde Hierro Dorado

4. PRÁCTICA: IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE ENLACE Objetivo: determinación del tipo de enlace de 8 sustancias problema basándonos en propiedades tales como el brillo metálico, coloración a la llama, conductividad eléctrica y solubilidad.

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Material: sustancias problema, disolución concentrada de HCl, hilo de Nicrom, vasos de precipitados, mechero Bunsen, rejilla de amianto, trípode, encendedor, pipetas de 10 ml, pipeteador, agua destilada, acetona, pila de 9 V, cables con pinzas, bombilla, electrodos (barras de grafito) Fundamento teórico: ver los apartados 1, 2 y 3 Procedimiento: A) ENSAYO A LA LLAMA: - Ponte guante y gafas - Limpia el hilo de Nicrom sumergiéndolo en ácido clorhídrico concentrado y pasándolo después por la llama. Si presenta coloración límpialo de nuevo. Si no la presenta puedes continuar. - Humedece el hilo en HCl y toca la muestra. Acércala a la llama ascendiendo de la base a la parte más alta. B) SOLUBILIDAD:

- Añade una pequeña cantidad de sustancia problema a un vaso de precipitados con agua destilada, con una espátula si se encuentra en estado sólido y con una pipeta si está en estado líquido.

- Comprueba si es soluble o no - Añade una pequeña cantidad de sustancia problema a un vaso de precipitados con acetona o

tetracloruro de carbono, con una espátula si se encuentra en estado sólido y con una pipeta si está en estado líquido.

- Estudia si se disuelve o no en el disolvente (ojo con las sustancias desconocidas en estado líquido que son transparentes, es mejor comprobar a la luz si se forman dos fases, si no podría llevarnos a error)

C) BRILLO METÁLICO:

- De forma visual, comprueba si la sustancia problema presenta o no brillo metálico. D) CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA:

- Monta un circuito eléctrico tal y como figura en el dibujo (podemos sustituir el amperímetro por una bombilla): fuente de alimentación (pila), amperímetro, cables conductores, electrodos (minas de grafito)

- Comprueba si la sustancia problema es o no conductora, tanto en su estado original como disuelta en el caso de los sólidos): si es conductora el amperímetro detectará el paso de corriente o la bombilla se encenderá.

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Conclusiones y análisis de resultados: Completa el siguiente cuadro, a partir de él deduce el enlace de cada sustancia problema, alguno de los elementos que la forman (ensayo a la llama) y justifica de forma teórica tus conclusiones.

SUSTANCIA PROBLEMA

PROPIEDADES 1 2 3 4 5 6 7 8

Solubilidad en agua

Solubilidad en acetona/tetracloruro de carbono

Conductividad en estado sólido

Conductividad en estado líquido

Brillo metálico

Coloración a la llama

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5. PRÁCTICA: Electrólisis del agua. La electrólisis es un proceso donde se separan los elementos del compuesto que forman, usando para ello la electricidad. Materiales: -Agua. -Bicarbonato de sodio. -Cinta aislante. -2 pilas de 4,5 voltios. -Recipiente de plástico transparente. -Cables. -2 tubos de ensayo. -2 soportes. -2 pinzas.

Procedimiento: Colocamos medio litro de agua aproximadamente en el recipiente de plástico. A continuación introducimos en el envase 50 gramos de bicarbonato de sodio, lo disolvemos muy bien con ayuda de una cuchara y calor (calefactor). Ahora colocamos las pilas juntas y las unimos mediante cinta aislante. Pegamos un cable en cada polo, las ponemos destapadas para hacer un buen contacto eléctrico. Introducimos los cables en el agua. Si el contacto eléctrico es bueno notaremos las burbujas desprendiéndose de los cables. Introducimos los tubos de ensayo llenos de agua pero invertidos sobre los cables. Llenamos los tubos dentro del recipiente y luego los invertimos dentro del agua. Explicación Al pasar un poco de tiempo los tubos se van llenando del gas que se desprende de los cables. En el polo negativo se produce mayor cantidad de gas pues allí se produce el hidrógeno, porque al descomponerse el agua se produce mayor volumen puesto que tiene dos átomos, porque al descomponerse el agua por cada átomo de oxígeno hay dos átomos de hidrógeno. El polo positivo tiene menor cantidad de gas porque allí se encuentra el oxígeno, pues parte de ese gas se queda disuelta en el agua. El cable enganchado al polo negativo desprende unos cristalitos azules porque al reaccionar con el carbonato de calcio origina carbonato de cobre. El volumen del hidrógeno es mayor que el del oxígeno porque por cada molécula de oxígeno hay dos moléculas de hidrógeno 5. Actividades: Al aplicar electricidad al agua del grifo (2 ptos.): a) ¿Qué reacción se produce y cómo se llama? b) ¿En qué estado se encuentran los productos obtenidos y dónde aparecerá cada uno? d) ¿Obtenemos la misma cantidad de ambos? ¿Por qué? e) Si en lugar de utilizar agua del grifo usáramos agua destilada, ¿ocurriría lo mismo? ¿y al acidular el agua?

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T4. ESTUDIO Y

PREPARACIÓN DE

DISOLUCIONES

CONTENIDOS: 1. Conceptos clave (disolución, soluto…) 2. Concentración de las disoluciones 3. Determinar la concentración de una disolución 4. Preparación de disoluciones a una determinada concentración OBJETIVOS:

- Determinar la concentración de las disoluciones

- Preparación de disoluciones a una determinada concentración

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TEMA 4. ESTUDIO Y PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES

1. CONCEPTOS CLAVE: Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos componentes (no somos capaces de diferenciarlos a simple vista). El componente en mayor proporción es el disolvente, mientras que el que se encuentra en mayor proporción es el soluto. Aunque estemos habituados a hablar de solutos sólidos y disolventes líquidos, los solutos y disolventes pueden ser sólidos, líquidos o gases. 3. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Cuando trabajamos con ácidos es imprescindible recordar que añadimos ácido sobre agua y no a la inversa, deslizando el ácido por las paredes del recipiente a fin de evitar salpicaduras. En el caso del HCl es un ácido en estado gaseoso a temperatura ambiente, por lo que se comercializa disuelto en agua (habitualmente en un 35% en peso). La información que figura en las etiquetas de los productos es muy útil para realizar cálculos posteriores, como la densidad del soluto o de la disolución, porcentajes en peso o volumen… Para disolver un soluto suele emplearse un matraz aforado, disolviendo el soluto en un volumen de agua inferior al volumen de disolución a preparar (aproximadamente la mitad) y posteriormente se añade agua hasta el enrase (ver la figura 1).

Figura 1 4. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN La concentración de una disolución expresa la relación entre la cantidad de soluto y disolvente, pudiendo ser en masa, volumen etc. Las unidades de concentración más empleadas son las siguientes: MOLARIDAD (M o c): es la más frecuente. Indica la cantidad de moles de soluto en un litro de disolución

Moles de soluto M = ------------------------ Litro de disolución

MOLALIDAD (m): expresa los moles de soluto contenidos en un kilogramo de disolvente

moles de soluto m = --------------------------------- kilogramos de disolvente

TANTO POR CIENTO EN PESO: relaciona las masas de soluto y disolución

Masa de soluto % peso = ------------------------- ∙ 100 Masa de disolución

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TANTO POR CIENTO EN VOLUMEN: relaciona el volumen de soluto y disolución

Volumen de soluto % volumen = ------------------------------ ∙ 100 Volumen de disolución

FRACCIÓN MOLAR: expresa los moles de soluto en un mol de disolución

Moles de soluto χm = -------------------------- moles de disolución

DENSIDAD: relaciona la masa de sustancia y el volumen de la misma

Masa disolución masa soluto ddisolución = ------------------------- dsoluto = ------------------------ Volumen disolución volumen soluto

PRÁCTICA 1. PREPARACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN PARTIENDO DE UN SOLUTO SÓLIDO A. OBJETIVOS:

- Preparar 100 ml de una disolución de carbonato de sodio en agua - Practicar el enrasado y pesaje, evitando el máximo error experimental posible - Cálculo de la concentración en g/l, porcentaje en masa y densidad de la disolución

B. MATERIAL: Vaso de precipitados, matraz aforado, agitador, probeta, carbonato de sodio, vidrio de reloj y balanza C. PROCEDIMIENTO:

- Pesa 15 g de carbonato de sodio - Determina el peso de un matraz de 100 ml vacío y seco - Llena hasta la mitad con agua destilada el matraz aforado - Vierte el carbonato y agítalo - Enrasa con agua destilada y agita de nuevo. - Determina la masa de disolución resultante (resta la masa del matraz del total)

D. CUESTIONES: 1. ¿Cuál es la concentración de la disolución en g/l? 2. Calcula el % en masa de la disolución 3. Halla la densidad de la disolución 4. Si se diluye la disolución hasta que el volumen sea de 250 ml, ¿cuál es la nueva concentración en g/l? 5. Determina la masa de carbonato de sodio contenida en 25 ml de la disolución. ¿Varía la concentración de soluto al tomar sólo ese volumen de disolución? 6. La densidad y la concentración de una disolución se expresan en g/l. Indica las diferencias entre ambos conceptos. E. OTRAS CUESTIONES: 1. Queremos preparar 1 litro de disolución 0,1 M. Para ello, necesitamos calcular la masa necesaria de NaOH, que debes reflejar en el cuadro junto con el resto de datos solicitados:

Moles NaOH necesarios

Masa molar de NaOH (buscar en la tabla periódica)

Masa NaOH

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PRÁCTICA2. PREPARACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN PARTIENDO DE UN SOLUTO LÍQUIDO A. OBJETIVOS:

- Preparar 250 ml de una disolución de HCl 0,1 M - Practicar el enrasado y pesaje, evitando el máximo error experimental posible - Calcular concentraciones

B. MATERIAL: Agua destilada, matraz aforado de 250 ml, pipeta, pipeteador, C. PROCEDIMIENTO:

- Calcula el número de moles necesarios de HCl para obtener 1 l de disolución 0,1 M. - Calcula el volumen de HCl comercial (35% volumen, 1,18 kg/l) que hay que emplear. Para ello

rellena la tabla:

Moles de HCl necesarios

Masa molar de HCl

Masa de HCl puro

Masa HCl 35%

Densidad HCl comercial

Volumen de HCl al 35% necesario

- Llena la mitad del matraz con agua destilada - Añade el HCl con la pipeta al matraz - Vierte la disolución en el matraz. - Llena con agua hasta el aforo.

D. CUESTIONES: 1. ¿Cuál es el porcentaje en peso? 2. Calcula la molalidad, suponiendo una densidad de 1,03 g/cm

3

3. ¿Por qué el HCl se vende en disolución

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T5. REACCIONES

QUÍMICAS

CONTENIDOS: 1. Conceptos fundamentales 2. Ley de Conservación de la Masa 3. Estequeometría 4. Manifestaciones visibles de las reacciones químicas (liberación de calor, cambios

colorimétricos, formación de precipitados y formación de burbujas de gas) 5. Reacciones de sustitución 6. Reacciones de oxidación y reducción 7. Reacciones ácido-base. Normas de seguridad en el manejo de ácidos y bases OBJETIVOS:

- Experimentar y conocer el fundamento teórico de una reacción de sustitución

- Experimentar y conocer el fundamento teórico de una reacción de oxidación

- Experimentar y conocer el fundamento teórico de una reacción de reducción

- Manejar de forma adecuada ácidos y bases

- Conseguir el equilibrio en una reacción ácido-base de forma práctica e interpretar y representar gráficamente los resultados

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TEMA 5. REACCIONES QUÍMICAS

1. LAS REACCIONES QUÍMICAS

Una reacción química cambia la naturaleza de las sustancias que intervienen en ella (cambio químico). Se produce cuando las partículas de los reactivos chocan entre sí y rompen los enlaces entre átomos, que se reorganizan en nuevas sustancias denominadas productos. Para iniciar esa reacción, necesitamos suministrar una cantidad mínima de energía, denominada energía de activación. Esos cambios, tal y como veremos en el apartado 4, producen un intercambio de energía con el entorno, que puede manifestarse a través de desprendimiento de gases, precipitación de una sustancia, cambios colorimétricos, aumento o disminución de temperatura… Las reacciones químicas más habituales son: - De síntesis: como resultado de la reacción, se obtienen moléculas más complejas que aquellas de la que partíamos. - De descomposición: como resultado de la reacción, se obtienen moléculas más sencillas a partir de moléculas más complejas - Reacciones exotérmicas: durante la reacción se libera calor - Reacciones endotérmicas: se necesita calor para que se produzcan - Reacciones de oxidación: el oxígeno se combina con otro elemento, actuando este como agente reductor al ceder electrones. - Reacciones de reducción: uno de los elementos químicos gana electrones, actuando como agente oxidante. - Reacciones de combustión: la oxidación se produce con gran rapidez y desprendimiento de luz o de calor. - Reacciones de deshidratación: aplicando calor se eliminan las moléculas de agua - Reacciones ácido-base: se producen entre una sustancia de carácter ácido y una base. También denominadas reacciones de neutralización 2. LEYES FUNDAMENTALES:

1. Ley de conservación de la masa: también denominada Ley de Lavoisier. Postula que la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos. Esto significa que cuando se produce un cambio químico el número y clase de átomos no varía, sólo lo hace la forma en que se unen (las moléculas).

Σ M reactivos = Σ Mproductos

Esta Ley se puede comprobar de forma experimental, aunque es más complicado cuando se produce desprendimiento de gases (es más fácil perder masa). 2. Ley de las proporciones definidas: también denominada Ley de Proust. Postula que los elementos siempre se combinan para formar compuestos siempre en la misma relación de peso PRÁCTICA 1: Objetivo: comprobación de las Leyes de Lavoisier y de Proust Material: dos matraces erlenmeyer de 25 ml, embudo, papel de filtro, pinzas, tapones, cápsula de porcelana, mechero Bunsen, trípode y rejilla, desecador, balanza, cronómetro, cloruro de bario y sulfato de sodio. Procedimiento: Ley de Lavoisier:

- Utilizando la tabla periódica, calcula y anota las masas moleculares de los reactivos. - Ajusta la reacción: BaCl2 + NaSO4 → 2NaCl + BaSO4 - Pesa 2,2 g de cloruro de bario directamente en un matraz tarándolo previamente. - Enrasa con agua hasta 25 ml agitado suavemente hasta conseguir una disolución. Pesa

nuevamente. - Pesa 1,5 g de sulfato de sodio en otro matraz (tara antes). - Anota la cantidad total de reactivo. - Añade el contenido del primer matraz al segundo y anota la masa final de producto tras la

reacción.

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- Calcula la masa de los productos - Comprueba si se cumple la Ley de Lavoisier. Si el resultado no es el esperado, ofrece una

explicación Ley de Proust:

- Pesa un filtro y anota el dato. - Filtra el precipitado (sulfato de bario) y lávalo varias veces. - Coloca la mezcla en un cápsula de porcelana (anota su peso). - Calienta la mezcla hasta que se calcine e introdúcelo en el desecador - Pesa hasta que el dato no varíe. - Comprueba si el peso obtenido experimentalmente coincide o no con el esperado de forma

teórica (2,46 g) CUESTIONES: - ¿Qué ha ocurrido con el cloruro sódico? ¿Podríamos recuperar su masa? - ¿Se ha cumplido la Ley de Lavoisier? ¿Y la de Proust? .Justifica su respuesta - ¿Consideras que se ha producido un cambio físico o químico? ¿Por qué? 3. ESTEQUEOMETRÍA

Para representar una reacción química, utilizamos fórmulas con los símbolos de los átomos y subíndices indicativos del número de átomos de cada tipo por molécula. Delante de cada fórmula colocamos un coeficiente, que es un número indicativo del número de moléculas de cada clase que intervienen en la reacción. Entre reactivos y productos una flecha nos señala en qué sentido se produce la reacción. La combinación de todos estos símbolos y letras constituye una ecuación química. Teniendo en cuenta la Ley de Conservación de la Masa debemos escribir las ecuaciones correctamente, ajustando los coeficientes hasta conseguir que el número de átomos de cada elemento a izquierda y derecha de la reacción sea el mismo. 4. MANIFESTACIONES VISIBLES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

En este apartado trataremos de forma práctica los efectos que pueden producirse cuando reaccionan varias sustancias. Podemos percibirlos como cambios de temperatura, color, formación de burbujas de gas, formación de precipitados, cambios de color o pH. El profesor explicará varias reacciones químicas y nuestra labor será tomar nota del objetivo, material y procedimiento, elaborando un guión lo más completo posible. Además incluiremos un apartado de cuestiones. Para cada experiencia deberemos: 1. Ajustar la reacción química. 2. Determinar el tipo de reacción. 3. Exponer las manifestaciones que hemos observado. 5. REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN

En estas reacciones se produce un intercambio entre los componentes de los reactivos. A través de una práctica estudiaremos una reacción típica de sustitución PRÁCTICA: Objetivo: estudiar una reacción típica de sustitución

Material: sulfato de cobre, vidrio de reloj, clavo o clip de hierro, agua, espátula, gradilla, mechero de alcohol, encendedor, tubo de ensayo y balanza.

Procedimiento:

- Calienta agua en un tubo de ensayo hasta que prácticamente hierva - Añade sulfato de cobre y agita hasta que la disolución adquiera un color azul vivo.

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- Introduce el clavo o el clip - Observa la reacción:

ACTIVIDADES.

- Ajusta la reacción: Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4 - ¿Qué manifestaciones observas? - ¿Por qué esta reacción es de sustitución? - Los fontaneros nunca ponen en contacto tuberías de hierro y de cobre, sino que usan juntas

entre ellas ¿Por qué crees que lo hacen? 6. REACCIÓN DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

En estas reacciones se produce un intercambio de electrones entre los átomos de los reactivos. El agente que toma electrones es el agente oxidante (el más frecuente es el oxígeno, de ahí que la reacción se denomine oxidación) y el que los cede es el reductor. Ambos reacciones, de oxidación y reducción se hayan íntimamente relacionadas y suelen ser reversibles (en ambos sentidos). PRÁCTICA: Objetivo: estudiar una reacción típica de oxido-reducción Material: objeto de plata, huevo, recipiente de aluminio, vaso de precipitados de 250 ml, trípode, rejilla de amianto, encendedor y bicarbonato a) Procedimiento:

- Separa las yemas del huevo y resérvalas. - Bate las yemas y sumerge el objeto de plata en ellas hasta que se ennegrezca

Actividades: - Ajusta la reacción que se ha producido: H2S + Ag + O2 → Ag2S + H2O - ¿Qué tipo de reacción es ésta? - ¿De dónde procede el ácido sulfhídrico? - ¿Por qué crees que la plata se ha ennegrecido?

b) Procedimiento - Introduce el objeto oxidado en un recipiente de aluminio con agua y bicarbonato (actuará como acelerante de la reacción) - Calienta y remueve Actividades:

- Ajusta la reacción que se ha producido: Al + Ag2S + H2O → Ag + Al(OH)3 + H2S - ¿Qué tipo de reacción es ésta? - ¿Por qué crees que la plata se ha limpiado?

7. REACCIÓN ÁCIDO-BASE

En este tipo de reacciones se combinan un elemento ácido (se disocia liberando cationes H+), con una base (libera aniones OH-). Esos iones se contrarrestan de forma casi inmediata, equilibrando los niveles de pH. Por eso esas reacciones se denominan también de neutralización. La ecuación general es la siguiente:

Ácido + base = sal + agua

Podemos hacer reaccionar ácido y bases fuertes o débiles. En el caso de ácidos y bases fuertes, como los que usaremos en la práctica, los reactivos se disocian por completo. Esto no permite calcular concentraciones con una volumetría.

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Las volumetrías consisten en calcular una concentración de una disolución añadiendo una sustancia indicadora (permite detectar cambios de pH a través de un cambio de color), partiendo de volúmenes conocidos y la concentración de la disolución del otro reactivo:

Vácido ∙ Mácido = Vbase ∙ Mbase

M = concentración molar (moles de soluto/litro de disolución) V = volumen (litros) PRÁCTICA: Objetivo: determinar la concentración de la disolución de NaOH Material: soporte, pinza y nuez, bureta de 50 ml, matraz erlenmeyer de 250 ml, agua destilada, disolución de HCl 0,5 M, matraz aforado de 250 ml, pipeta de 10 ml, pera de seguridad, NaOH, fenolftaleína, papel indicador de PH Procedimiento:

- Prepara 250 ml de ácido clorhídrico 1 M - Prepara el montaje de la bureta - Añade 50 ml de HCl a la bureta y enrasa cuidando que la llave esté cerrada. - Añade 1 g de hidróxido sódico (comúnmente conocido como sosa - cáustica) y enrasa hasta 50 ml con

agua destilada. Añade 5 o 6 gotas de fenolftaleína.

- Deja caer el HCl, primero rápidamente y después gota a gota mientras agitas el matraz.

- Cuando se produzca el cambio de color cierra RÁPIDAMENTE la llave.

- Haz tres valoraciones y usa el valor promedio de volumen.

´

Actividades: - Escribe la reacción. - Toma medidas del pH de las disoluciones de HCl, NaOH y disolución final y anótalas. - Determina la concentración de la disolución de NaOH (debe quedar reflejado también los volúmenes

de HCl y el valor media) 8. VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN

La catálisis es un proceso mediante el cual se modifica la velocidad de reacción debido a la presencia de un catalizador. Los catalizadores son sustancias que aceleran o disminuyen la velocidad de una reacción sin alterarse en el contacto con las ya existentes. En esta actividad las cenizas actúan como catalizadores en la combustión del azúcar. Objetivo: estudiar qué factores pueden afectar a la velocidad de una reacción química. Material: 1 cuchara metálica, mechero de alcohol, 1/2 cucharada de azúcar granulada, cenizas Procedimiento: - Enciende el mechero de alcohol. - Coge media cuchara de azúcar. - Trata de que arda el azúcar acercando la cuchara a la flama de la vela. - Añade al azúcar un poco de ceniza y repite el proceso Cuestiones: - ¿Qué sucede con el azúcar en el primer caso? ¿Ocurre lo mismo al añadir la ceniza?¿Por qué?

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Unit 6. Carbon

chemistry. Typical

reactions.

CONTENTS: 1. Key words 2. Carbon chemistry 3. Obteining coil from sugar 4. Saponification reaction 5. How to make aspirin OBJECTIVES:

- To obtain carbon from sugar and know the chemical reaction.

- To make soap and know the chemical reaction.

- To make aspirin and know the chemical reaction.

- To work with safety

- To discuss the origin of life

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TEMA 6. CARBON CHEMISTRY. TYPICAL ORGANIC REACTIONS

1. KEY WORDS

Burette Soap Covalent bond Aspirin Coal Beaker

Safety mask Safety gloves Soda Glycerin Scales 1. CABON CHEMISTRY

The carbon atom can share up to four electrons to form covalent bonds with other atoms of carbon or other elements, the most common being hydrogen, oxygen and nitrogen. The joints may lead to linear chains, branches and even rings. Combinations of these four elements are the basis of life. Repetitions of monomers or combinations thereof, are known large chain polymers. Those found in nature are carbohydrates, lipids, proteins and nucleic acids, but we can also manufacture laboratory macromolecules. Synthetic polymers are not present in nature (plastics, fibers) 2. OBTAINING COAL FROM SUGAR:

Scientific basis: mixing sulfuric acid with sucrose, we´ll get make react. The carbon of sucrose remains in

the beaker, while hydrogen sulphide and the resulting water is released as a gas (reaction produces a large amount of energy)

Objective: to obtain carbon from sugar.

Material: concentrated sulfuric acid, spatula, magnetic stirrer, beaker and burette

Procedure:

- Pour the sugar into a beaker.

- Protect yourself by wearing gloves and mask

- Add sulfuric acid by opening the stopcock of the burette and stirring while you drop the sulfuric acid.

Warning: Reaction is a very showy, but with which we must be very careful, both for handling concentrated sulfuric acid, and by the release of toxic gas and also by the strong exothermicity of the reaction. It is advisable to do it in the fume hood, or alternatively using mask and keeping a safe distance from the reaction gases emanating.

Actividades:

Describe what happened and the reaction produced using the explanation of the introduction and

looking for the formula for each compound (documentary work, write the source of where you got

this information). 3. SAPONIFICATION REACTION

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Scientific basis: saponification reaction has been known since antiquity and and consist of adding caustic soda to a fat. This fat can be recycled by using cooking oil, which prevents contamination of rivers when throwing it down the drain. The appearance of the soap is a direct function of the amount of glycerol that it contains. The more glycerin, the more moisturizing to the skin. However, they dissolve in water before, so that they wear out sooner. The main characteristic of the product is the presence of two zones with different polarities, a hydrophilic or polar region (related to the water molecule), approximately one carboxyl group or apolar hydrophobic (water repelling molecule), corresponding to the hydrocarbons chain. This structure, besides the orientation of the molecules (this allows to decrease the air-water surface tension, water or fat) are those that attach to its particular soap properties: - Power detergent (ability to remove dirt and grease from the skin, tissues ... - Power emulsifier: colloids of fat dispersed in aqueous medium fat in - Foaming power: foaming - Activity wetting: they´re able to get that water permeates a homogeneous surface. The soap formation reaction is:

Grasa (triglicérido)+ sosa cáustica = jabón + glicerina

Objective: soap manufacture and knowing the reaction occurring.

Material: magnetic or glass rod stirrer, balance, pan, beaker, test tube, blotting paper, used frying oil, caustic soda (NaOH), water and salt (NaCl)

Procedure:

- Weight 10 g soda (wear gloves) - Dissolve soda in 60 ml of water (measured with a probe volume). - Prepare a saturated salt solution, which will serve to wash the soap (remove impurities). - When the solution has cooled, add oil slowly while stirring with a glass rod (in the same direction) or magnetic stirrer for at least 30 minutes. - Add essence or aroma. - Place the mold on a paper towel. - After the minimum time (notice that the solution has thickened), return the mixture into the mold. - Lava soap with salt water to remove excess sodium Please note: Take precautions with handling the soda because it is corrosive 3. HOW TO MAKE ASPIRIN

Scientic basis: chemistry has contributed to the improvement of health, creating basic compounds in medicine for the treatment of diseases. Examples include analgesics, antibiotics or hormones. Analgesics or antipyretics relieve pain and reduce fever. Among them the best known is acetylsalicylic acid, commonly known as aspirin.

The industrial method of production is complex and includes aspirin product purification steps. In our case we will make a much simpler process, so

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that aspirin contains many impurities. For this reason it is not suitable for use.

Objective: to produce aspirin and know the chemical reaction.

Material: 100 ml Erlenmeyer flask, pipette, pipette pump filler dispenser, stopwatch, crystallizer, funnel, acetic anhydride, salicylic acid and concentrated sulfuric acid

Procedimiento:

- Pour 6 ml of acetic anhydride in an Erlenmeyer flask - Add 3 g of salicylic acid. - Add 3 or 4 drops of concentrated sulfuric acid. - Shake the mixture. - Let stand for 20 minutes in an ice bath - Pour 50 ml of distilled water. - Shake the mixture - Filters with a small funnel. - Dries the sample

Aspirin production Please note: The handling of sulfuric acid required security measures (pear, gloves) The solid obtained is pure aspirin, which means that it is not fit for consumption. Activities. - Why do we need to cool the mixture? How does the speed of the reaction? - Do any of the compounds is a catalyst? Explain your reasoning and function.

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Tema 7. Técnicas de mecánica

CONTENIDOS:

1. Conceptos clave (trayectoria, desplazamiento, velocidad, aceleración…) 2. Movimiento rectilíneo uniforme 3. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. 4. Caída libre 5. Movimiento circular. 6. Tratamiento de datos (dibujo de gráficas, interpretación de las mismas…)

OBJETIVOS:

- Clasificar los movimientos según su trayectoria

- Diferenciar MRU, MRUA y MCU

- Representar de forma gráfica los datos obtenidos experimentalmente

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TEMA 7. TÉCNICAS DE MECÁNICA

1. CONCEPTOS CLAVE

- Sistema de referencia: lugar desde el que se estudia la posición de un móvil - Trayectoria: conjunto de puntos que sigue un cuerpo en movimiento (puede ser circular, curvilínea o rectilínea) - Desplazamiento (d): distancia entre la posición final (xf) e inicial (xo). La USI es el m y se calcula como: d = xf -

xo - Espacio recorrido: longitud de la trayectoria seguida por un cuerpo en su movimiento €. Su USI es el m. - Velocidad (v): magnitud física que mide la relación entre el espacio recorrido por un móvil y el tiempo que

tarda en recorrer este espacio. Es una magnitud vectorial: para que quede bien definida es muy importante conocer la dirección y el sentido. Se calcula como V = e/t, donde t es el tiempo. Su USI es el m/s. Tipos: velocidad media es la relación entre el espacio total recorrido por un móvil y el tiempo total que tarda en recorrerlo, mientras que la velocidad instantánea es la velocidad asociada a un móvil en un instante determinado.

- Aceleración (a): magnitud física que mide la variación de la velocidad de un móvil respecto del tiempo (hay que conocer su dirección y sentido) y la USI es el m/s

2

Tipos: aceleración tangencial at (mide la variación del módulo (valor numérico) de la velocidad, pero no su dirección (movimientos rectilíneos). Matemáticamente se calcula como: vf - vo at = --------- t Aceleración centrípeta (ac): mide la variación de la dirección de la velocidad de un cuerpo (movimientos circulares o curvilíneos). Se calcula como v

2

ac = --------- , siendo R el radio R

Signos de la velocidad y aceleración: son muy importantes, ya que nos indican el sentido de ésta respecto del sistema de referencia. Tomaremos como criterio de signos:

Velocidades y aceleraciones positivas Velocidades y aceleraciones negativas

Hacia la derecha → Hacia la izquierda ←

Hacia arriba ↑ Hacia abajo ↓

Comparativa de signos de la velocidad y la aceleración

Signos iguales El móvil acelera

Signos distintos El móvil frena

2. A TENER EN CUENTA

- No confundas espacio recorrido con desplazamiento. Recuerda que para el desplazamiento sólo influye la posición inicial y la final, mientras que el espacio es la longitud de la trayectoria (el camino recorrido) - Cuidado con la USI de la velocidad. Es el m/s, no el km/h. Además en lenguaje cotidiano se utiliza la expresión kilómetro por h, cuando realmente es km/k - Un cuerpo puede tener aceleración y no aumentar su velocidad (está frenando) Cuado un cuerpo gira tiene aceleración, ya que cambia la dirección de la velocidad (aceleración centrípeta) - La USI del ángulo recorrido es el radián (rad). Una circunferencia mide 2π rad (equivale a 360º ) - Para interpretar una gráfica fíjate bien en los ejes de coordenadas que indican las magnitudes que se están representando y su unidad

43

3. TIPOS DE MOVIMIENTO

TIPO DE

MOVIMIENTO

CARACTERÍSTICAS

PRINCIPALES

(trayectoria, velocidad,

aceleración)

FÓRMULAS GRÁFICAS ASOCIADAS

MRU (Movimiento

rectilíneo

uniforme)

Trayectoria rectilínea

Velocidad constante

No existe aceleración

x = x0 + v· t

e = d = xf - x0

v = e / t

MRUA (Movimiento

rectilíneo

uniformemente

acelerado)

Trayectoria rectilínea

La velocidad no es

constante

Aceleración constante

x = x0 + v0 t +

½ a· t2

v = v0 + a· t

v2 - v0

2 = 2a· t

Caída libre (es

un tipo

específico de

MRUA)

Trayectoria rectilínea

La velocidad no es

constante

Aceleración constante (la

gravedad)

h = h0 + v0 t -

½ g· t2

v = v0 + a· t

v2 - v0

2 = 2a· t

h = altura final

h0 = altura

inicial

g = gravedad

MCU (movimiento

circular

uniforme)

Trayectoria curvilínea

Velocidad constante

No existe aceleración

φ

ω = --- ,

siendo ω la

velocidad

t

angular y φ el

ángulo

recorrido

v = ω · R (r es

el radio)

Las mismas que para MRU

MCUA (movimiento

circular

uniformemente

acelerado)

Trayectoria curvilínea

La velocidad no es

constante

Aceleración constante

v2

ac = ---

R

Las mismas que para MRUA

MAS

(Movimiento

armónico

simple) Ejemplo:

movimiento

pendular simple

o péndulo ideal

El movimiento se repite

el mismo estado a

intervalos regulares de

tiempo (periodo = T)

Proyección sobre una

línea recta, de un punto

que se mueve en una

circunferencia a

velocidad constante

L

g = 4π2 ---

T2

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PRÁCTICA 1: ESTUDIO DEL MOVIMIENTO EN UN PLANO HORIZONTAL

- Objetivo: analizar experimentalmente las características del movimiento que tiene lugar en un plano horizontal, calcular la velocidad de un móvil y su aceleración e interpretar gráficamente los resultados obtenidos.

- Material: rampa, pelota y cronómetro

- Procedimiento:

1. Marca las distintas longitudes de la superficie 2. Lanza la pelota desde la posición inicio (marca 0 cm) 3. Toma medidas de tiempo en cuatro posiciones 4. Repite en tres ocasiones la toma de datos haciendo el valor media y desechando aquellos que estén claramente separados del resto

-.Actividades:

1. Representa gráficamente posición frente a tiempo.

2. ¿De qué tipo de movimiento se trata? ¿Se corresponden los resultados obtenidos con los

esperados? ¿Por qué?

3. ¿Cuál sería la aceleración del móvil?

4. Calcula la velocidad en cada instante para las posiciones que has anotado.

PRÁCTICA 2: SIMULACIÓN DE UN MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

- Objetivo: estudiar un MRU mediante una simulación. Para ello montaremos un dispositivo que compense la aceleración de la gravedad con el rozamiento del objeto cayendo a través de un fluido

- Material: probeta graduada de 500 ml o 1l, plastilina y cronómetro

- Procedimiento:

1. Haz cuatro marcas con la misma distancia en el exterior de la probeta. 2. Moldea una bolita de plastilina y coloca un hilo para recogerla 3. Deja caer la bola y toma tiempos en las marcas 4. Toma tres medidas por cada posición. - Cuestiones:

1. Representa gráficamente posición frente a tiempo

2. ¿De qué tipo de movimiento se trata? ¿Se corresponden los resultados obtenidos con los

esperados? ¿Por qué?

3. Calcula la velocidad en las posiciones que has anotado. ¿Son los resultados los esperados?

PRÁCTICA 3: ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE

- Objetivo: comprobar si la aceleración de la gravedad y la velocidad dependen o no de la masa del

objeto.

- Material: moneda, cartón, tijeras, cinta métrica, papel y cronómetro.

- Procedimiento:

1. Corta dos discos, uno de papel y otro de cartón, de igual diámetro al de la moneda.

2. Lanza los tres objetos por separado y anota los tiempos de caída y distancia recorrida

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3. Coloca el disco de cartón y el de papel sobre la moneda y anota tiempos de nuevo (para cada caso

toma tres medidas y haz el valor media, desechando los valores que se alejen del resto)

- Actividades:

1. ¿Qué resultados has obtenido? ¿Es el esperado? Razona tus respuestas

2. Busca la fórmula utilizada para calcular la gravedad de la Tierra (escribe cual ha sido tu fuente)

¿Depende de la masa del objeto que cae?

3. Calcula la velocidad con que llegan al suelo la moneda y cada uno de los discos.

PRÁCTICA 4: DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE REACCIÓN

- Objetivo: estudiar el tiempo de reacción.

- Fundamento teórico: el tiempo de reacción es el tiempo transcurrido desde que percibimos un

peligro hasta que reaccionamos frente a él. Ese tiempo es fundamental en seguridad vial, cuanto

menor sea menor será el riesgo de accidente o su gravedad en caso de que ocurra. El tiempo medio

de reacción es 0,5 s, sin embargo hay factores que afectan negativamente, como el consumo de

drogas o el cansancio. Cuando conducimos recorremos una distancia (distancia de reacción) a la que

hay que sumar la distancia que recorre el coche una vez hemos frenado. Ambas aumentan con el

aumento de velocidad

- Material: regla

- Procedimiento:

1. Sujeta verticalmente la regla por el extremo opuesto a la marca 0 cm.

2. Otra persona coloca sus dedos índice y pulgar a la altura del 0; como su fuera a agarrarla pero sin

tocarla.

3. El primer compañero deja caer la regla sin previo aviso y el segundo trata de sujetarla lo antes

posible.

4. Mide la distancia recorrida.

5. Calcula el tiempo de reacción partiendo de la fórmula del espacio recorrido

6. Repite la experiencia tres veces tomando como bueno el valor media.

- Actividades:

1. Calcula el tiempo de reacción partiendo de la fórmula del espacio recorrido

2. ¿Qué importancia tiene la distancia de reacción en circulación? ¿Cómo la calculamos en el caso

de un conductor? ¿De qué factores depende?

3. ¿Por qué repetimos la experiencia?

PRÁCTICA 5: ESTUDIO DEL MOVIMIENTO EN UN PLANO INCLINADO

- Objetivo: analizar experimentalmente las características del movimiento en un plano inclinado,

calcular la aceleración de un móvil e interpretar gráficamente los resultados obtenidos

- Material: papel milimetrado, rampa, móvil y cronómetro

- Procedimiento:

1. Marca cuatro distancias iguales en la rampa

2. Lanza el coche desde la posición inicio (0 cm)

3. Toma tres valores de tiempo por cada posición, haz la media y desecha los valores que claramente

se alejen del resto

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- Actividades:

1. Representa la gráfica de posición frente a tiempo

2. Identifica el tipo de movimiento y razona si los resultados son o no los esperados.

3. Calcula la aceleración del móvil, a partir de la ley del movimiento (usa la ecuación del

desplazamiento). ¿Es constante? ¿Debería serlo?

4. Calcula la velocidad en cada instante.

5. Representa gráficamente velocidad frente a tiempo.

PRÁCTICA 6: ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE A TRAVÉS DE UNA FOTOGRAFÍA ESTROBOSCÓPICA

- Objetivo: identificar el movimiento de caída libre como un movimiento de los estudiados.

- Material: fotografía estroboscópica, regla

- Procedimiento:

1. Marca un origen de coordenadas en la fotografía

2. Mide distancias ayudándote de una regla milimetrada

3. Representa gráficamente posición frente a tiempo (y-t)

- Cuestiones:

1. ¿Identifica el tipo de movimiento y razona si los resultados son o no los esperados.

3. Calcula la aceleración del móvil, a partir de la ley del movimiento (usa la ecuación del

desplazamiento). ¿Es constante? ¿Debería serlo?

4. Calcula las velocidades en cada instante de la fotografía

5. Representa gráficamente velocidad frente a tiempo

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PRÁCTICA 7: ESTUDIO DEL MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

- Objetivo: analizar experimentalmente las

características del movimiento circular

- Material: reloj, cinta métrica o regla

- Procedimiento:

1. Mide el radio del reloj y anota el ángulo de

la circunferencia correspondiente a 15

segundos.

- Actividades: calcula la velocidad angular del

reloj.

PRÁCTICA 8: ESTUDIO DEL PÉNDULO SIMPLE

- Objetivo: analizar experimentalmente las

características del péndulo simple

- Material: cronómetro, soporte universal,

cinta métrica o regla, plastilina e hilo

- Procedimiento:

1. Da forma a la plastilina hasta conseguir una

bolita, ata un hilo y suspende el montaje del

extremo de un soporte universal.

2. Mide la longitud del periodo (longitud del

hilo + radio de la bola de plastilina).

3. Cronometra un periodo con amplitud

máxima.

4. Repite la medición en tres ocasiones y haz

el valor media, desechando los valores

claramente lejanos de la media.

5. Cambia la longitud del hilo y toma de

nuevo medidas de tiempo.

- Cuestiones:

1. Calcula el valor de g

L L

T = 2π ------ g = 4 π2 -----

g T2

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TEMA 8. TÉCNICAS

RELACIONADAS CON

FUERZAS

CONTENIDOS:

1. Características generales de fuerzas 2. Fuerzas y deformaciones 3. Operaciones con fuerzas 4. Ley de Hooke 5. Leyes de la dinámica 6. Peso y normal 7. Fuerzas en el plano horizontal 8. Fuerzas en el plano inclinado 9. Fuerza de rozamiento 10. Cuerpos en equilibrio. OBJETIVOS:

- Reconocer los efectos de las fuerzas sobre los cuerpos

- Identificación de fuerzas y su efecto en distintas situaciones (planos inclinados, suspendidos verticalmente…)

- Representar a través de un sistema de poleas el equilibrio en máquinas simples.

- Diferenciar peso de masa

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TEMA 8. TÉCNICAS RELACIONADAS CON FUERZAS

FUERZAS: CARACTERÍSTICAS GENERALES.

- Una fuerza es todo aquello capaz de causar una deformación en un cuerpo o un cambio de movimiento. - Las fuerzas implican interacciones entre cuerpos ya sea por contacto o a distancia (por efecto de la gravedad o magnetismo. - Las fuerzas son magnitudes vectoriales: tienen módulo, dirección, sentido y punto de aplicación.

- La unidad del sistema internacional es el Newton (N), que equivale a kg m/ s

2.

- El instrumento de medida para este parámetro es el dinamómetro. Hay dinamómetros con distinto rango (diferencia entre valores máximo y mínimo) y precisión (menor valor que nos permite medir). Es importante elegir el adecuado a la fuerza que vamos medir, no superando el límite de elasticidad del mismo para no estropearlo. Un tipo de dinamómetro es la balanza. En caso de medidas de masa utilizaremos la balanza; para medir peso, sin embargo, nos valdremos del dinamómetro (el peso es una fuerza y no es equivalente a masa) FUERZAS: DEFORMACIONES

Podemos clasificar los objetos en elásticos o plásticos: - Objetos elásticos: recuperan su forma original tras la deformación siempre y cuando no superemos

el límite de elasticidad. (ejemplo: muelle o goma) - Objetos plásticos: no recuperan su forma original tras la deformación. En caso de superar el límite

de rotura del material hay riesgo de que se rompa.

La Ley de Hooke explica cómo afecta una deformación a un cuerpo elástico: Al aplicar una fuerza a un muelle, provocamos una deformación directamente proporcional al valor de la fuerza:

F = K ∙ Δl

F: fuerza aplicada K: constante de elasticidad, medida en N/m Δl: elongación

FUERZAS: OPERACIONES CON FUERZAS

Resultante de la suma de fuerzas

Fuerzas concurrentes

Con la misma dirección Con distinta dirección

Mismo sentido Se suman los módulos Usamos la regla del paralelogramo: por el extremo del vector que representa cada una de las fuerzas trazamos una paralela a ka otra fuerza. La resultante es la diagonal con el origen el mismo origen que las fuerzas de que partimos.

Distinto sentido Se restan los módulos

Fuerzas no concurrentes (con direcciones paralelas)

Método gráfico

PRÁCTICA 1: LA LEY DE HOOKE

- Objetivo: comprobar que las fuerzas ejercidas sobre un muelle son proporcionales a los alargamientos que producen

- Material:

Soporte (varilla, eje, base, barra y nuez) Pesos problema Muelle Regla graduada/cinta métrica

Calculadora Papel milimetrado Bolígrafo Dinamómetro

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- Procedimiento: 5. Cuelga el muelle de la varilla de un soporte. 6. Mide la longitud del muelle (d0) 7. Cuelga distintos pesos cada vez mayores del extremo libre del muelle (d1, d2, d3…) y anótalos. 8. Toma medidas de las elongaciones que se han producido 9. Responde a las siguientes cuestiones y recógelas en el guión de prácticas.

- Cuestiones:

a) Con los resultados obtenidos completa la siguiente tabla, calculando para cada peso F / Δl:

Peso (N) Elongación (d- d0 ) F / Δl

b) ¿Cómo son los cocientes de la última columna? ¿Qué ley cumple? ¿Crees que esos valores serán iguales

para otros grupos? c) Representa gráficamente Δl frente a F. ¿Qué tipo de gráfica obtienes? ¿Qué parámetro has representado? d) Con la ayuda de la gráfica anterior: ¿qué fuerza habría que aplicar para producir un alargamiento en el

muelle de 3 cm? PRÁCTICA 2: SUMA DE FUERZAS A) Coged dos dinamómetros enganchándolos por sus extremos y tirad con fuerza constante en la misma

dirección y sentido opuesto. Apuntad las fuerzas aplicadas y calculad las fuerzas resultantes. B) Coged dos dinamómetros enganchándolos por sus extremos y tirad con fuerza constante en la misma

dirección y sentido. Apuntad las fuerzas aplicadas y calculad las fuerzas resultantes. C) Reproducid la figura con tres dinamómetros, sujetos con chinchetas en situación de equilibrio (esto

significa que la resultante de cualquiera de las dos fuerzas es igual a la tercera en sentido contrario. Cada uno está sujeto a una fuerza (F1, F2 y F3). Traslada a un papel las 3 fuerzas y comprueba gráficamente que las tres están en equilibrio calculando las resultantes

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Cómo trazar rectas paralelas

Primero se trazan varias líneas paralelas (en este caso, horizontales). Para ello solo se mueve la escuadra sobre el borde del cartabón, que permanece fijo.

FUERZAS: LEYES DE LA DINÁMICA Principio de Inercia: si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la resultante de todas las fuerzas que actúan es cero, el cuerpo permanece en estado de reposo o se mueve con movimiento rectilíneo uniforme. Principio Fundamental de la Dinámica: el cambio en el movimiento de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza o a la resultante de las fuerzas que actúan sobre él. Su expresión matemática se conoce como Ecuación Fundamental de la Dinámica.

F = m · a

Principio de acción y reacción: si un cuerpo actúa sobre el otro con una fuerza denominada acción, éste reacciona sobre el primero con una fuerza igual, de la misma dirección y sentido contrario llamada reacción. FUERZAS: PESO Y NORMAL El peso (P) es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos. Es una magnitud vectorial perpendicular a la superficie de la Tierra, dirigida hacia el centro de la Tierra y de módulo.

P = m · g

En un plano inclinado, la fuerza peso no es perpendicular a la dirección del plano en que se mueve el objeto. En este caso hemos de descomponer el peso en dos componentes, una perpendicular (Py) y otra paralela al plano (Px). Para calcular cada una de ellas aplicamos trigonometría:

Px = P· sen α Py = P· cos α

La normal (N) es la fuerza de reacción al peso; evita que se deformen las superficies de contacto. Es una magnitud vectorial, perpendicular a la superficie de contacto y dirigida hacia fuera. En un plano horizontal su módulo coincide con el del peso. Otras fórmulas asociadas, de uso común en problemas de fuerzas con MRUA: x = x0 + v0t + at

2/2 (si partimos de situación de reposo x0 y v0 = 0, luego x = at

2/2)

v = v0 + at (si partimos de situación de reposo v0 = 0, luego v = at) PRÁCTICA 3: leyes de la dinámica, peso y normal 1. CUESTIONES:

a) ¿Cuál es el principio en el que se basa el funcionamiento de un cohete? b) ¿Es lo mismo masa que peso? ¿En qué unidades del SI se mide? c) ¿Por qué se dice que la fuerza normal mantiene el equilibrio de fuerzas?

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2. FUERZAS EN PLANO HORIZONTAL

- Objetivo: estudio de las fuerzas que afectan a un cuerpo en MRUA sobre un plano horizontal - Material: cronómetro, balanza de precisión, plano horizontal, cinta métrica, dinamómetro de 1 N, móvil. - Procedimiento: 1. Mide la masa del cuerpo 2. Arrastra el móvil con el dinamómetro y anota la fuerza que ejerces (suponemos MRUA). 3. Calcula la aceleración del objeto 4. Calcula el espacio recorrido al transcurrir 3 s y comprueba el resultado midiendo la distancia recorrida. 5. Calcula la velocidad que tendrá en ese instante. 3. FUERZAS EN UN PLANO INCLINADO (I):

- Objetivo: estudio de las fuerzas que afectan a un cuerpo en su desplazamiento sobre un plano inclinado - Material: transportador de ángulos, cinta métrica, dinamómetro de 1 N, objeto problema, balanza de precisión. - Procedimiento: 1. Deja que el móvil descienda por el plano 2. Mide el ángulo y la masa del cuerpo 3. Dibuja un esquema del montaje en el que figuren el plano, la normal y el peso (descomposición de fuerzas) 4. Calcula: a) La aceleración con que desciende b) El espacio recorrido en los dos primeros segundos de movimiento c) Tiempo que tarda en recorrer los primeros 12 cm de plano LA FUERZA DE ROZAMIENTO La fuerza de rozamiento es aquella que se opone al movimiento de los cuerpos. Es proporcional al peso, p, del cuerpo que desplaza y a la constante de proporcionalidad µ, llamada coeficiente de rozamiento:

Fr = µ ∙ N, donde N es la fuerza “normal”. Cuando la superficie sobre la que se produce el desplazamiento es

horizontal, N = P. La intensidad de la fuerza de rozamiento depende de la fuerza de reacción de la superficie de apoyo sobre el cuerpo (la fuerza normal, N) y de las características de las dos superficies en contacto. En un plano inclinado, Px es la componente horizontal en sentido descendente y la Fr se tiene sentido opuesto.

PRÁCTICA 4: fuerza de rozamiento 4.1. FUERZAS EN UN PLANO HORIZONTAL Y FUERZA DE ROZAMIENTO

- Objetivo: Aplicar el principio fundamental de la dinámica al cálculo de los coeficientes de rozamiento entre diversos materiales. - Material: bloques de diferentes materiales con ganchos, hilo de nailon o cuerda con poco rozamiento, juego de pesas y soporte de masa conocida y polea ligera con poco rozamiento. - Los coeficientes de rozamiento varían según sea la naturaleza de las sustancias, la superficie de contacto, la temperatura, la presión etc. Para comprobar cómo influyen las sustancias, utiliza un sistema como el de la figura, en el que la aceleración se calcula mediante: a = g (m´- µ∙ m)/ m+m´ Se obtiene a partir de: Fr = µ ∙ N

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N = mg F- Fr = m ∙ a a = F –Fr/m+m´ a = F- µ∙mg/ m+m´ a = m´ g - µ∙mg/ m+m´ a= g(m´- µm)/ m+m´ Si la velocidad del sistema fuera constante, la aceleración sería cero y por tanto, m´- µ∙m= 0 - Procedimiento: 1. Realiza el montaje que se indica en la figura. El bloque sobre el que estudiarás el rozamiento será el de masa m, mientras que la masa m´ será una masa conocida que provoca el arrastre de m. 2. Para obtener un movimiento cercano al de la velocidad constante, coloca en el soporte pesas pequeñas de masa conocida, aumenta poco a poco la masa hasta que se inicie el movimiento (la suma de las masa de las pesas y soporte será m´). Repite esta operación varias veces para determinar el valor medio. 3. Repite los pasos anteriores con bloques de materiales diferentes o, para un mismo bloque, con superficies de contacto distintas (colocado sobre distintas caras).

Superficie de contacto

Masa de bloque

m2´ m2´ m3´ m4´ m´ medida

Coeficiente de rozamiento

µ = m´/m

Cuestiones: - Si para un mismo experimento obtienes valores diferentes del coeficiente de rozamiento, ¿a qué puede ser debido? - ¿Cómo influye la masa del bloque utilizado (no el material) en el valor del coeficiente de rozamiento? - De los materiales utilizados, ¿cuáles presentan mayor y menor coeficiente de rozamiento? - Si modificamos la superficie de contacto (usando el mismo bloque), ¿variará el valor del coeficiente de rozamiento?¿y si modificamos el tamaño de la superficie de contacto? 4.2 FUERZAS EN UN PLANO INCLINADO Y FUERZA DE ROZAMIENTO (I)

a) Gradúa la rampa en tramos iguales (unos 5 cm). b) Pesa la pila de mayor tamaño y anota su masa (m0). c) Varía la altura y el ángulo hasta apreciar, usando el cronómetro, que la pila desciende con velocidad constante (emplea tiempos iguales en tramos iguales). Mide la longitud del carril (L) y la altura (h) del d) plano inclinado. En estas condiciones P = -fr , que en valor absoluto queda Px = fr = μN Además m0.g senα = μ m0 g cosα μ = senα/ cosα = tg α = h/L e) Repite la experiencia colocando pilas de diferente tamaño y peso sobre el carril y volviendo a calibrar, en cada caso, el sistema. f) Con los datos obtenidos, completa la siguiente tabla y responde a las siguientes cuestiones: g)

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Masa (g) m0 = m1 = m2 =

Altura (cm) h0 = h 1 = h 2 =

Longitud (cm) L0 = L 1 = L 2 =

μ = tg α = h/L μ 0 = μ 1 = μ 2 =

- ¿De qué depende el valor del coeficiente de rozamiento? - ¿Afecta la masa al coeficiente de rozamiento? ¿Y a la fuerza de rozamiento? - ¿Influye la superficie de contacto en el valor del coeficiente de rozamiento? 4.3. FUERZAS EN UN PLANO INCLINADO Y FUERZA DE ROZAMIENTO (II)

- Objetivo: estudio de las fuerzas que afectan a un cuerpo en su desplazamiento sobre un plano inclinado - Material: soporte, nueces y pinzas, plano inclinado, transportador, cinta métrica, dinamómetro de 1 N, objeto problema, balanza de precisión. - Fundamento teórico: imagen 1 y fórmulas de: Px = P· sen α F1 = P = m g fr = F2 – Px fr = μ m g cos α

Imagen1 Imagen 2 - Procedimiento: 1. Realiza el montaje: imagen 2 2. Determina el peso del objeto con el dinamómetro (1 en el dibujo) 3. Determina la altura y longitud del plano 4. Mide el ángulo con el transportador de ángulos. 5. Engancha el dinamómetro el objeto y e inicia el ascenso tirando suavemente con fuerza constante. Mide la fuerza ejercida (caso n º 2 del dibujo, es F2) 6. Calcula Px, F1, fr, y el coeficiente de rozamiento (μ) 7. Responde a las cuestiones: a) ¿En qué caso se ha realizado más fuerza? b) Para ambos casos (1 y 2), ¿qué factores afectan positivamente al ascenso del bloque? ¿y negativamente? 4.4. EQUILIBRIO EN MÁQUINAS SIMPLES

a) Tras colocar las poleas y el hilo, se cuelgan las pesas exteriores de igual masa (m2), de forma que queden en equilibrio (para ello, debes cuidar que las poleas estén a la misma altura) b) Mide el punto medio del tramo de hilo entre poleas, donde colgarás, con sumo cuidado, la pesa del problema, m1 (no debe ser excesiva para evitar que eleve las otras dos hasta arriba. c) Una vez el sistema quede estático, mide el ángulo α (el que forman el hilo del que cuelga el peso central) y calcula la masa m1 según la ecuación m1 = 2m2 cos (α/2) d) Realiza la experiencia con otras pesas problema y comprueba su masa, posteriormente, con la balanza.

α1 = m1 = m1 = (balanza)

α 2 = m2 = m2 = (balanza)

α 3 = m3 = m3 = (balanza)

- ¿Qué nombre reciben las fuerzas que interactúan con la polea? - ¿Qué utilidad tiene la polea?

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UNIT 9. TECHNIQUES RELATED TO FLUIDS

CONTENTS:

1. Pressure 2. Density measurements in liquids. 3. Hydrostatic pressure. 4. Pascal's Principle. 5. Archimedes Principle. 6. Air pressure OBJECTIVES:

- To experience the Principles of Archimedes and Pascal - To study the push in different situations - To interpret the effect of atmospheric pressure on a body

KEY WORDS:

Brass Plumb Copper Buoyant force Kinetic energy

Real weight Apparent weight Communicating vessels Height Depth

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UNIT 5 TECHNIQUES RELATED TO FLUIDS

1: ARCHIMEDES PRINCIPLE

1.1 FLUIDS AND THE KINETIC THEORY:

A fluid is a body whose particles easily repositioned. Fluids are liquids and gases This feature depends on the energy state of the particles. The kinetic theory is a model that allows us to explain the states of matter, its behavior and properties-

MATTER STATES

BEHAVIOR PARTICLE KINETIC THEORY: Matter is made of particles in constant motion

SHAPE VOLUME FLUIDITY

SÓLID Particles with low kinetic energy (vibrate) and strong attraction between them

Fixed force if we do not exercise

Without fixed volume but slightly expands or contracts with changes in temperature

Particles do not flow

LÍQUID Particles are more separated and have more kinetic energy

They adapt to the container

Without fixed volume but slightly expands or contracts with changes in temperature

The particles may move over each other, then flow

GAS Particles are far apart, have a lot of kinetic energy and are not linked

They adapt to the container

It has a fixed volume. It expands, occupying all the possible volume

Particles flow

1.2 ARCHIMEDES PRINCIPLE AND BUOYANT FORCE:

any object that is completely or partially submerged in a fluid at rest is acted on by an upward, or buoyant, force. The magnitude of this force is equal to the weight of the fluid displaced by the object. The volume of fluid displaced is equal to the volume of the portion of the object submerged.

Buoyant force = Real weight – apparent weight

1.3 APPLICATION OF ARCHIMEDES PRINCIPLE:

Cuando sumergimos un cuerpo en un fluido, su comportamiento viene determinado por dos fuerzas: Peso y Empuje. W>B: IT SINKS W=B: IT FLOATS B<W: IT RISES The buoyant force is affected by: - The volume of liquid displaced - Liquid density in which plunges - The mass of the body submerged. Push matches the volume of liquid displaced. Knowing also that d = m / v, we deduce that:

B = V displaced liquid d = m/v B = W liquid = mliquid∙g B = Vlliquid∙dlliquid∙g Note: Apparent Weight = weight of the submerged object

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1.4 PASCAL´S PRINCIPLE:

This principle teaches us that the pressure at a point of a liquid is transmitted in full to all points of the same Experiment 1

Materials: container, water bottle, balloon and Straw. Procedure: We bottle submerged in a container. If we blow inside: Questions: - What do we observe? - What happened to the water that was in the bottle when the balloon is inflated? - Why does it rise? - What principle is revealed?

Experiment 2:

Materials: three glasses about 200 cm3, an egg, salt and water. Procedure:

a) Fill one glass with tap water and one with salt water (use about 60 g of salt in 150 cm3 of water b) Put the egg in the glass containing only water What? c) Take the egg and enter now vessel containing the salt water what happens? d) Place the egg in the third cup (empty) and cover it with tap water. Add salt water gradually (can reuse the second glass) until the egg be in equilibrium or sink or float on the surface. e) Add pure water. What happens? f) Then add some salt water. What happens?

Questions: - Analyze the forces acting on the egg (draw a picture) and gives an explanation for the results - At this point you will be able to better explain why the sea floats in the pool

Experiment 3

Materials: measuring cylinder, water and metal cylinder dynamometer

Procedure: a) a) Weigh the cylinder with a dynamometer b) b) Insert the cylinder into the cylinder with water and weigh the same dynamometer Questions: - Calculate how much you have raised the water level and check the data on the density of water (1 g/cm3) if the weight of water displaced matches the cylinder weight loss. - Calculate what the cylinder material is made knowing its mass and volume. - Calculate the fluid thrust force on the cylinder.

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Compound Density (kg/m3)

Aluminium 2.700

Zinc 7.140

Iron 7.800

Brass 8.100-8.700

Plumb 11.300

Copper 8.900

Silver 10.500

Experiment 4

Materials: 500 ml beaker or 1 l, dynamometer, water, and plastic egg sinkers. Procedure: a) Enter a plumb object in the egg with enough weight so that it does not float. b) Weigh the egg in the air with the dynamometer. c) Dip half of the egg in the test tube and record the volume of water displaced and weight that marks the dynamometer. d) Dip the egg completely and take the same measures as in paragraph c. e) Repeat paragraphs c and d with twice the weight of plumb. Questions: a) Calculate the weight of liquid displaced based on the density of water and knowing that the weight is the same thrust. b) Complete the table:

Real weight (N) Apparent weight (N)

Buyant force (N)

Volume of the displaced liquid

Weight of the displaced liquid

Half submerged egg

Egg completely submerged

Half submerged egg containing

plumb twice

Completely submerged egg

containing plumb twice

c) Based on the results, if the thrust reasoning depends on the volume of liquid displaced and the mass of the submerged body. Are the results expected?

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Experiment 5

Materials: wide base container, dynamometer, water and wood block Procedure: a) Dip the pad in water b) Find the volume of water displaced volume starting from submerged wood Issues: a) What thrust suffers taco? b) Calculate the density of the block

1.4 FLUIDS PRESSURE:

A body immersed in a fluid is subjected to a force acting in any direction perpendicular to the body.

This force will be greater while increasing depth.

The measured pressure force exerted per unit area and is measured in pascals:

F (N)

P (Pa) = ---------

S (m2)

The pressure at which a body is subjected in a liquid introduced is called and is dependent

hydrostatic pressure of the column of fluid that is on the body as well as other variables:

- object surface ___________________________ ↑ S → ↓ p

- liquid density ___________________________ ↑ dlíquido → ↑ p

- height or depth ___________________________ ↑ h → ↑p

For a prism p = dlíquido · h · g

Fundamental principle of Hydrostatic: two points (p1 and p2) that are immersed in a liquid at the

same height will be subjected to the same pressure. The difference is:

p2 - p1 = dliquid ∙ g ∙ (h2 - h1)

The containers are communicating vessels communicate with each other. When liquid take one of

the cups, it is redistributed to reach the same height or equilibrium. This means that on the surface of

all vessels are the same pressure (the hydrostatic Fundamental Ppio.)

In the case of immiscible liquids (with different density), the level will be different in each branch.

Assuming a U-tube:

aceite h A

A h B B

Ag agua

Sobre los puntos A y B ejercen presión columnas de agua con diferentes alturas. Sin embargo A y B

estarán sometidos a la misma presión hidrostática. Sabiendo las alturas de líquido sobre cada punto y

basándonos en el Ppio. Fundamental de la Hidrostática seremos capaces de calcular la densidad de

un líquido conociendo la densidad del otro.

p A = p B

doil · h A · g = dwater · h B · g daceite ∙ h A= dagua ∙ h B

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Experiment 6

Materials: water container, glass cylinders of different diameters, lids

Procedure:

1. Cover the cylinder

2. Enter it in a bowl of water in several directions

3. Observe what happens

4. Dip tube deeper

5. Observe what happens

6. On the free end of the tube, slowly add water dyed with methylene blue.

7. Describe the process

8. Repeat the above procedure with a larger diameter tube. Do you see any difference?

Activities:

- Find a scientific explanation to the above processes through principles, formulas ...

- What would happen to increase the density of the liquid?

Experiment 7

Materials: U-tube, water, tape measure and test liquid

Procedure:

1. Pour both liquids in the tube

2. Measure the height to which both separate and from that point the height of each column.

Activities:

- Knowing that the density of water is 1 g / cm, calculates the unknown fluid density

- What you have to perform the calculation based? Give an explanation as long as possible.

Experiment 8

1. Objective: To study the effect of atmospheric pressure on a body

2. Demonstration of Pascal's Principle

Make a report based on the information teacher´s practices