INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA Y QUÍMICA: LA

MATERIA

Ciencias de la Naturaleza

Ámbito Científico-Tecnológico

Introducción

Este es un tema introductorio donde vamos a trabajar algunos conceptos básicos sobre la

materia. Tras esto y hacer el trabajo, trabajaremos más a fondo el bloque de

“Materia y Energía”.

¿Qué vamos a aprender?

• Saber qué es exactamente la Física y la Química.• Saber qué es la materia y algunas de sus propiedades

más fundamentales.• Saber cuáles son algunas de las magnitudes más

comunes, sus unidades de medida y los instrumentos más conocidos para medirlas.

• Saber qué es el calor y los cambios de estado que sufre la materia.

• Conocer en qué consiste la investigación científica: El método científico.

• Saber cómo es un laboratorio, los instrumentos más utilizados y las normas de seguridad básicas.

¿Qué es la Física y la Química?

• Los fenómenos físicos son aquellos en los que no se modifica la naturaleza del producto o cuerpo.

• Por el contrario, en los fenómenos químicos se producen reacciones que sí modifican la naturaleza de su cuerpo, como la masa, el volumen o incluso su composición en general.

¿Qué es la Física y la Química?

EJEMPLOS DE FENÓMENOS FÍSICOS

EJEMPLOS DE FENÓMENOS QUÍMICOS

La caída de un cuerpo (Se caen y se modifica la

velocidad y la aceleración con la que caen, pero no alteran la sustancia salvo

que se espachurren al caer)

Formación de óxido de hierro producida al reaccionar el

oxígeno del aire con el hierro (Reacciones químicas)

¿Qué es la materia?

La materia es TODO, cualquier cosa, de lo que

están hechas todas las cosas.

¿Qué es la materia?

PROPIEDADES DE LA

MATERIA

Superficie

Volumen (el espacio que

ocupa la materia)

Masa (la cantidad de materia)

Densidad (la masa que contiene una

unidad de volumen)

Temperatura (¿cantidad de

calor?)

Introducción a las magnitudes• En los fenómenos físico-químicos, es normal que realicemos mediciones de cantidades de algo para poder obtener resultados a analizar.• Para realizar mediciones, necesitamos de magnitudes de referencia, en el sentido de que tomar una cantidad específica para medir algo. Por ejemplo, usar los pies (tiene una medida específica) para medir la distancia entre un punto A y un punto B.• Medir una cantidad consiste en determinar las veces que esa cantidad (el pie) se repite mientras realizamos la medición. Por ejemplo, entre el punto A y el punto B hemos dado 12 pasos, es decir, mide 12 pies, tiene 12 pies de longitud.

Introducción a las magnitudes

MAGNITUD DEFINICIÓN

Masa y peso La masa de un cuerpo se define como elcontenido de materia de dicho cuerpo. Esla cantidad de materia que posee uncuerpo. El peso, por el contrario, es unafuerza, la fuerza de atracción de la Tierrasobre cualquier cuerpo. Pocas veces sedistinguen, aunque en Física y Química sí.

Capacidad Se define la capacidad como la cualidadde algunos objetos de contener líquidos omateriales sueltos: arena, granos de café,harina, agua, etc.

Volumen Se define el volumen como lacaracterística de todos los cuerpos deocupar un espacio.

Introducción a las magnitudes

MAGNITUD DEFINICIÓN

Área y superficie Es la forma que tiene el cuerpo y lo queocupa dicho cuerpo dentro de lasuperficie. Se necesitan conocer ciertosvalores de la longitud para averiguarlo.

Longitud Es la distancia o tamaño de un objeto oun recorrido determinado.

Tiempo Duración o separación entre sí de unosacontecimientos determinados.

Temperatura Es la energía interna que posee un cuerpo(lo explicaremos luego).

Introducción a las magnitudes

Introducción a las magnitudesINSTRUMENTOS DE MEDIDA

Báscula de laboratorio de química

MASA

Balanza de laboratorio Balanza tradicional

Espectómetro de masa

• El espectrómetro es para analizar la composición de las moléculas, es decir, mide partículas PEQUEÑÍSIMAS.• El catarómetro es para medir la composición de los GASES.

Catarómetro

Introducción a las MagnitudesINSTRUMENTOS DE MEDIDA VOLUMEN

Pipeta (absorbe líquido y se mide

cuánto se ha llenado)

Probeta graduada (se echa y se mide cuánto

se ha llenado)

Bureta

Introducción a las magnitudesINSTRUMENTOS DE MEDIDA SUPERFICIE

Se usan los instrumentos para medir la longitud de las figuras. Una vez realizadas una serie de medidas, se aplican una serie de fórmulas según la forma del objeto a medir.

Flexómetro

Regla graduada

Calibrador (mide objetos relativamente pequeños)

Introducción a las magnitudesINSTRUMENTOS DE MEDIDA TEMPERATURA

Termómetros

Pirómetro (dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad

de estar en contacto con ella)

De mercurio Lámina bimetálica (termos para

calentar agua)

De gas (calibran otros)

Introducción a las magnitudesINSTRUMENTOS DE MEDIDA TIEMPO

Reloj digitalCronómetro

Reloj de arena

Introducción a las magnitudes

• Medida de la densidad:

Principio de Arquímedes

¿Qué es el calor?

La cantidad de calor equivale a la velocidad con la que se mueven las partículas de la materia en concreto. A

mayor velocidad, más rápido se mueven.

Cambios de estado

En física y química se denomina cambio de estado la evolución de la materia entre varios

estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición.

FORMAS COMUNES

QUE ADOPTA LA MATERIA AL CAMBIAR DE ESTADO

SÓLIDO

LÍQUIDO

GASEOSO

Cambios de estado

• Estado sólido • Tienen una masa constante, nunca va a variar salvo que lo rompamos en cachitos.• Tienen propia forma y fija. Están las partículas apegotonadas sin despegarse ni cambiar de forma (ej: un dado).• Presenta un volumen fijo: La forma y volumen de una mesa no va a cambiar salvo que la rompamos.

Cambios de estado

• Estado líquido• La masa de los líquidos no varía tampoco, y su volumen también es constante. No va a cambiar nada, salvo que derramemos el líquido (o nos lo bebamos, si se da el caso).

• Los líquidos no tienen forma fija, ya que adoptan la forma del recipiente que los contiene. Sus partículas no están apegotonadas, su movimiento es más flexible.

Cambios de estado

• Estado gaseoso• Los gases tienen una masa constante, igual que los sólidos y los líquidos.• Como se expanden continuamente, su volumen no es constante, aunque si lo comprimimos, disminuye.• Los gases no tienen forma propia. Al igual que los líquidos, adoptan la forma del recipiente que lo contiene. En el caso del oxígeno, se distribuye por toda la Tierra.

La investigación científica: Introducción

• La ciencia nos ha aportado el descubrimiento de diferentes fenómenos que nos ha permitido entender cómo funciona el universo.

• También, gracias a esos descubrimientos, se han desarrollado nuevas tecnologías que hacen que la vida sea más sencilla.

La investigación científica: Introducción

Televisión (fenómenos ondulatorios: ondas

de radio)

Bombilla (se calienta un filamento metálico y

desprende luz (efecto Joule)

Gasolina (la reacción química del

compuesto de hidrocarburos que se provoca en el motor

de combustión permite a los

vehículos moverse).

Fotografía (El celuloide captura

imágenes debido a que es un material

sensible a la luz)

La investigación científica: El método científico

Observación del fenómeno

• Observamos un fenómeno especifico que nos resulta interesante.

• Tomamos notas derivadas de la observación.

Hipótesis

• Una hipótesis es una teoría inicial que tenemos que queremos confirmar.

• Es una sospecha de por qué se produce un fenómeno científico.

Planteamiento de objetivos

• Planificamos una investigación, donde planteamos los objetivos que queremos conseguir (descubrir).

• Planificamos las experiencias que queremos desarrollar para poner a prueba nuestras hipótesis.

La investigación científica: El método científico

Experimentación

• Llevamos a cabo aquellos experimentos que nos permitan comprobar nuestras hipótesis.

• Hacemos todas las pruebas necesarias, y vamos recogiendo datos de los resultados que vamos obteniendo.

Análisis de resultados y conclusiones

• Se analizan los resultados que se han obtenido partiendo de las bases teóricas científicas existentes.

• Comprobamos nuestras hipótesis, y vemos si nuestras sospechas o teorías iniciales se cumplen o no. Se elaboran, posteriormente, unas conclusiones.

Creación de una ley científica

• A partir de los resultados, se crea una ley científica, que puede confirmar o modificar una ley anterior.

• Luego, esa ley puede ser revisada nuevamente, ya que el conocimiento científico nunca es exacto, siempre está en continua revisión.

Veamos ahora un pequeño vídeo…

La investigación científica: El laboratorio de ciencias

• Muchos de los experimentos se realizan en el propio medio, por ejemplo, observaciones en la naturaleza.

• Otros, sin embargo, se llevan a cabo en laboratorios donde existen medios tecnológicos adecuados para experimentar y analizar resultados.

Observación en la naturaleza Laboratorio de química

La investigación científica: El laboratorio de ciencias

MATERIALES DE LABORATORIO

Tubos de ensayo (recipientes de líquidos

y sólidos con los que vamos a

experimentar). Se colocan en una gradilla

Vaso de precipitado (Se

preparan y-o calientan

sustancias, y se traspasan líquidos)

Probeta (Medimos el volumen de los líquidos que echamos. OJO, no usarlos como si fuesen

tubos de ensayo)

La investigación científica: El laboratorio de ciencias

MATERIALES DE LABORATORIO

Vidrio de reloj (Lámina de vidrio donde se echan

muestras sólidas para pesarlas o tenerlas

reservadas para algún experimento).

Varilla de vidrio(Se utiliza para

remover y mezclar productos que echamos en los

vasos de precipitado)

Espátula (Se utilizan para tomar pequeñas cantidades de un producto, generalmente de polvo, para echarlas

en un vaso de precipitado o en un tubo de ensayo. NUNCA SE USAN

PARA REMOVER, PARA ESO ESTÁN LAS VARILLAS DE VIDRIO.

La investigación científica: El laboratorio de ciencias

MATERIALES DE LABORATORIO

Pipeta (sirve para medir

una parte del volumen de un

producto)

Mechero Bunsen (Se usan para calentar productos que hayamos mezclado u otros.

Es el “hornillo” del laboratorio)

Bureta (Se usa para medir con precisión determinados

volúmenes).

La investigación científica: El laboratorio de ciencias

Matraz de Erlenmeyer (Se

utilizan para calentar sustancias o compuestos que

requieren ser calentados

durante un tiempo algo más largo)

Embudo de filtración (Se utiliza para

traspasar líquidos de un recipiente a otro evitando que se derramen. Se usa también en

cocina.

Cuentagotas (Se usa para echar líquidos gota a

gota porque necesitemos usar

solamente pequeñas

cantidades)

Mortero (También usado en la cocina,

se usa para machacar algunos materiales sólidos

para poder experimentar con

ellos)

MATERIALES DE LABORATORIO

La investigación científica: El laboratorio de ciencias

• Limpiar todos los materiales después de utilizarlos y colocarlos en su sitio.

• Los materiales se limpian siempre con agua y jabón, teniendo cuidado con aquellos que son frágiles.

• Trabajar en equipo y nunca jugar con los compañeros.

• No degustar las sustancias, ¡algunas son venenosas y mortales!

NORMAS DE UTILIZACIÓN: CUIDADO DEL LABORATORIO