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1 Física y Química 1º Bachillerato. Solucionario

Actividades 1. Resume brevemente las etapas del método científico. ¿Por qué decimos que la experimentación suele ser la etapa más complicada?

Respuesta.

Consultar el libro de texto. Conviene que los alumnos distingan las diferentes fases: observación, formulación de hipótesis, comprobación experimental de las hipótesis propuestas, deducción de leyes físicas, elaboración de teorías científicas.

La experimentación suele ser la etapa más complicada porque requiere de mucha constancia y rigor en la toma de resultados empíricos; además es frecuente que los investigadores tengan que diseñar y fabricar nuevos instrumentos de medida que se adecuen a lo que se quiere comprobar. Con frecuencia una mala elección en el instrumental o un mal diseño de este puede falsear los resultados experimentales; de alguna manera, la naturaleza responde en función de cómo se le pregunte.

2. Comenta si las siguientes hipótesis pueden ser verificadas experimentalmente (no si son ciertas o no, sino si experimentalmente se puede comprobar su veracidad). a) Las tormentas con granizo son más frecuentes en el mes de julio. b) La bondad de las personas se manifiesta en su mirada. c) La posición del termómetro influye en la medida de la temperatura de un cuerpo. d) El clima de Estados Unidos favorece la aparición de cáncer de pulmón. e) La masa de un cuerpo influye en su velocidad de caída.

Respuesta. a) Sí. Se podría comprobar su certeza o no con un estudio estadístico b) No. Es imposible medir la bondad; no es una magnitud. c) Sí. Se comprobaría que la posición no influye. d) No. El clima en Estados Unidos es muy diferente de unas zonas a otras y por tanto no se podría establecer una relación clara de causa-efecto. e) Sí. Se comprobaría que la masa no influye.

3. Alguna vez habrás comprobado que cuando unas gotas de un ácido (vinagre o limón) caen sobre un trozo de mármol empiezan a salir burbujas de este. Se está produciendo una reacción química en la que el mármol (carbonato de calcio) reacciona con el ácido y, como consecuencia de esa reacción, se desprende dióxido de carbono. a) Formula tres hipótesis sobre los factores que pueden influir en la velocidad de esa reacción. b) Describe tres experimentos con los que poder comprobar si tus hipótesis son válidas.

Respuesta. a) Pregunta abierta, pero serían válidas las siguientes hipótesis: 1. Influencia de diferentes vinagres: de manzana, balsámico, de jerez, de vino blanco, de

vino tinto…


2. Influencia de la concentración que tenga el vinagre, diluyéndolo más o menos en agua.

3. Influencia de la temperatura a la que se encuentre el vinagre. 4. Influencia de diferentes ácidos que habitualmente se utilizan en los hogares (vinagre,

limón, agua fuerte…). 5. Influencia del tipo de encimera.

b) Para comprobar esas hipótesis se pueden realizar las siguientes experiencias: Experiencia 1: Para un mismo tipo de mármol y utilizando la misma cantidad de los diferentes vinagres (por ejemplo una cucharada pequeña si no se tiene un instrumento más preciso) comprobar de forma cualitativa con cuál de ellos se produce mayor efervescencia (mayor emisión de dióxido de carbono). Experiencia 2: Para un mismo tipo de vinagre (mejor el que haya generado más efervescencia en la experiencia anterior), preparar diferentes disoluciones con mayor o menor cantidad de agua. Experiencia 3: Elegir un tipo de vinagre (mejor el que haya producido menos efervescencia) y calentarlo a diferentes temperaturas: temperatura ambiente, 40 ºC, 50 ºC y 60 ºC antes de echarlo sobre el mármol. Experiencia 4: Utilizar la misma cantidad de las diferentes sustancias ácidas (en este caso, una cucharada pequeña de moka) y comprobar su reacción con la encimera. Experiencia 5: Comprobar con diferentes tipos de mármoles (u otros materiales utilizados en las encimeras de las cocinas y cuartos de baño) cómo varía la efervescencia con un mismo reactivo, que puede ser el agua fuerte de la experiencia anterior. A partir de estas experiencias, se comprobaría que:

1. Hay una relación directa entre efervescencia y la acidez del vinagre. 2. Los vinagres más diluidos provocan una menor efervescencia 3. La temperatura del reactivo es un factor influyente en esa reacción. 4. Diferentes reactivos generan más o menos efervescencia dependiendo de su acidez. 5. Algunas sustancias que se utilizan como encimeras no reaccionan con los ácidos, con

la ventaja que eso supone para evitar el deterioro de esos materiales.

4. Describe cinco descubrimientos científicos que, según tu opinión, hayan revolucionado la vida social del momento. A continuación, justifica los cinco descubrimientos científicos y tecnológicos más importantes para ti en esta última década.

Respuesta. Pregunta abierta, pero en las respuestas deben estar descubrimientos tan relevantes como:

• La utilización de la rueda y su uso en los medios de transporte. • El descubrimiento de la metalurgia del bronce y del hierro y su utilización en la

fabricación de armas y utensilios agrícolas. • El descubrimiento de la escritura. A partir de la cual «empieza» la historia y

termina la prehistoria. • El descubrimiento de la imprenta. • El descubrimiento de la brújula. • El descubrimiento del telescopio y del microscopio. • El descubrimiento de la máquina de vapor, que sería el icono de la revolución

industrial. • El descubrimiento de la síntesis artificial de compuestos orgánicos. • El descubrimiento de las vacunas y de los antibióticos, que tantas vidas ha salvado.


• La invención de la radio y de la televisión que cambiaron los hábitos de ocio y cultura.

• La invención de los modernos sistemas de transporte, que han «empequeñecido» la Tierra.

• La informática y todo el mundo relacionado con ella que está provocando una nueva revolución social, laboral, del conocimiento… de consecuencias impredecibles.

Acerca de la justificación, debería hablarse de las mejoras en las técnicas quirúrgicas, nuevos descubrimientos astronómicos, nuevos materiales de construcción, fibras textiles más ligeras y protectoras, el iphone y derivados… la utilización cotidiana del ordenador personal, así como el uso cada vez más habitual de internet y la proliferación de las redes sociales.

5. Indica cuáles de las siguientes cualidades de una persona son magnitudes físicas: a) Su belleza. b) Su peso. c) Su bondad. d) Su inteligencia. e) Su volumen. f) Su presión sanguínea. g) Su agresividad. h) Su volumen craneal. i) Su enamoramiento. j) Su capacidad pulmonar. k) Su simpatía. l) Su altura.

Respuesta.

Se consideran magnitudes físicas aquellas que se pueden medir con relativa exactitud. Según eso, serían magnitudes: el peso, el volumen, la presión sanguínea, el sexo, el volumen craneal, la capacidad pulmonar y la altura. Hay algunas pruebas (test de inteligencia, test de personalidad, estudios estadísticos…) que permiten conocer algunos aspectos relacionados con la inteligencia, la agresividad o la voracidad; pero no son datos objetivos, ya que dependen de los parámetros que se consideran «normales» y que no siempre están consensuados por la comunidad científica. Es decir, aunque se pueden establecer tablas y valores medios, no son cuantificables con exactitud. En cuanto a la bondad, la simpatía, el enamoramiento… no se pueden considerar magnitudes físicas en ningún caso.

6. Responde a las siguientes cuestiones: a) ¿Cómo medirías el grosor de una hoja de este libro utilizando una regla milimetrada? b) Desde un balcón se deja caer una piedra y compruebas que tarda 2,4 s en llegar al suelo. ¿Puedes saber a qué altura está el balcón sin utilizar una cinta métrica? c) Utilizando dos ladrillos y una regla, ¿podrías calcular el volumen de un balón de fútbol? d) A partir de la semejanza de triángulos, describe cómo puedes obtener la altura de la torre de una iglesia.


e) Con una báscula de cocina, ¿cómo podrías saber los garbanzos que hay en una bolsa de 1 kg?

En estos cinco casos, ¿has realizado una medición directa o indirecta de la magnitud considerada?

Respuesta. a) Se mediría el grosor de todas las hojas y se dividiría entre el número de hojas que tiene el libro (la mitad que el nº de páginas) b) Utilizando las ecuaciones del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) que se vieron el curso pasado. A partir de la expresión:

! c) Se colocarían los dos ladrillos, uno enfrente del otro y con el balón en medio de ellos, y pegado a ellos, de manera que el hueco entre los ladrillos equivalga al diámetro del balón. Dividiendo esa medida entre dos, tendríamos el radio del balón y utilizando la fórmula del volumen de una esfera: V = (4/3) π R3, se obtendría el volumen de dicho balón. d) Se puede poner un palo al lado de la torre y medir la sombra que proyecta el palo y la sombra que proyecta la torre. Aplicando el teorema de Tales se puede determinar la altura de la torre, midiendo la altura del palo. e) Contaríamos los garbanzos que hay en una masa concreta, por ejemplo 10 g; después se volverían a pesar otros 10 g y se contarían otra vez los garbanzos que hay, para poder hacer la media. Ese valor medio se multiplicaría por cien y se tendría un valor bastante aproximado de los garbanzos que hay en la bolsa.

En los cinco casos se han utilizado métodos indirectos para determinar el valor de la magnitud medida.

7. Clasifica las siguientes magnitudes como escalares o vectoriales: a) La temperatura que tiene el agua de una piscina. b) La superficie de una parcela. c) El volumen de una bombona de butano. d) La presión del aire en el neumático de un coche. e) La velocidad que lleva un móvil con movimiento rectilíneo uniforme. f) El tiempo que un atleta tarda en recorrer 100 m. g) La aceleración de un avión al aterrizar. h) La resistencia eléctrica de una tostadora de pan. i) La potencia de un motor.

Respuesta. a) Escalar. b) Escalar. c) Escalar. d) Escalar. e) Vectorial. f) Escalar. g) Vectorial. h) Escalar. i) Escalar.

( )

= + ⇒ = ⇒ =

= ⋅ ≈

2 2 20

22

1 1 12 2 2

19,8m/s 2,4s 28m2

s v t at s at h gt

h


8. Realiza las siguientes transformaciones de unidades: a) En m: 4,68 hm, 6 mm, 358 Å, 0,56 cm, 64 nm y 6 370 km. b) En m2: 5,3 km2, 900 cm2, 0,6 mm2, 42 hm2 y 0,25 dam2. c) En m3: 2,48 hm3, 50 L, 200 cL, 65 mL y 170 mm3.

Respuesta. a) 468 m; 6·10-3 m; 3,58 · 10-8 m ; 5,6 · 10-3 m; 6,4 · 10-8 m; 6,37 · 106 m. b) 5,3 · 106 m2; 0,09 m2; 6 · 10-7 m2; 4,2 · 105 m2; 25 m2. c) 2,48 · 106 m3; 0,050 m3; 2,0 · 10-3 m3; 6,5 · 10-5 m3;1,70 · 10-4 m3.

9. Expresa en notación científica los siguientes números: a) 8 450 000 000 000 b) 0,00025 c) 1 000 000 000 d) 0,000 000 356 e) 0,000 000 49 f) 431 600 000

Respuesta. a) 8,45 · 1012 b) 2,5 · 10-4 c) 109 d) 3,56 · 10-7 e) 4,9 · 10-7 f) 4,316 · 108

10. Realiza las siguientes transformaciones de unidades utilizando la notación científica cuando se necesite: a) En m2: 40 cm2; 7,5 hm2; 12 ha; 560 dam2; 0,03 km2; 5 mm2. b) En m3: 33 cL; 50 hm3; 6 cm3; 250 mL; 8 L; 2,55 cm3. c) En g: 12 Tg; 0,18 Mg; 25 mg; 0,45 mg; 3,46 Gg; 52 ng.

Respuesta. a) 4 · 10-3 m2; 7,5 · 104 m2; 1,2 · 105 m2; 5,6 · 104 m2; 3 · 104 m2; 5 · 10-6 m2. b) 3,3 · 10-4 m3; 5 · 107; 6 · 10-6 m3; 2,5 · 10-4 m3; 8 · 10-3 m3; 2,55 · 10-6 m3. c) 1,2 · 1013 g; 1,8 · 105 g; 0,025 g; 4,5 · 10-4 g; 3,46 · 109 g; 5,2 · 10-8 g.

11. Convierte los siguientes valores a unidades del Sistema Internacional, utilizando la notación científica cuando se requiera: a) 5 horas b) 22,5 cm2 c) 725 nm d) 8 mL e) 27 ºC f) 4 hm3 g) 8 µC h) 25 cg i) 625 ha (hectáreas)


Respuesta. a) 1,8 · 104 s b) 2,25 · 10-3 m2 c) 7,25 · 10-7 m d) 8 · 10-6 m3 e) 300 K f) 4 · 106 m3 g) 8 · 10-6 C h) 2,5 · 10-4 kg i) 6,25 · 106 m2

12. Escribe las cifras significativas que tienen las siguientes medidas: a) 24 N b) 25,045 km c) 35,10 ºC d) 50,00 cm2 e) 9 000 m3 f) 0,000 035 m g) 4,5·10–6 C

Respuesta. a) 2 cifras significativas (CS). b) 5 CS. c) 4 CS. d) 4 CS. e) No se puede especificar; se necesitaría notación científica y podría ser: 9·103 → 1 CS; 9,0·103 → 2 CS; 9,00·103 → 3 CS o 9,000·103 → 4 CS. f) 2 CS. g) 2 CS.

13. Realiza las siguientes operaciones y expresa el resultado final con tres cifras significativas: a) 6,67 · 10–11 · 6 · 1024 = (6,37 · 106)2 b) 9 · 109 · 4 · 10-6 · (–3 · 10–6) = (0,03)2

c) 5,2 · 10–4 · 1,18 · 6,02 · 1023 = 37

Respuesta. a)

b)

( ) ( )

2411 11 24 12

2 26

6 10 66,67 10 6,67 10 · 10 · 10 0,98.10 9,86,376,37 10

− − −⋅⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = =

⋅⋅


c)

14. Utilizando factores de conversión, realiza las siguientes transformaciones: a) 90 cm/min a km/semana b) 1 cal/g ºC a J/ kg K c) 2,5 kg-peso/cm2 a N/m2 d) 1,85 L/kg a hL/ton e) 3,8 kWh a J f) R = 0,082 atm L/mol K a J/mol K

Respuesta. a) 90 cm/min · 1 km/105 cm · 60 min/1 hora · 24 horas/día · 7 días/semana = 9,072

km/semana. b) 1 calorías/g ºC · 4,18 J/caloría · 103 g/kg · ºC/K = 4,18 · 103 J/kg K. c) 2,2 kg-peso/cm2 · 104 cm2/m2 · 9,8 N/kp = 2,16 · 105 N/m2. d) 1,85 L/kg · 103 kg/t · 1 hL/102 L = 18,5 hL/ton. e) 3,8 kWh · 3600 s/1 h · 103 W/1 kW = 136,8 · 105 W s ⬄ 1,37.107 J. f) 0,082 atm · L/mol · K · 101,3 · 103 Pa/1 atm · N m-2/Pa · 1 m3/103 L = 8,31 N m/

mol K ⬄ 8,31 J/mol K.

15. Utilizando factores de conversión, realiza los siguientes cálculos:

a) Cuando el tren AVE se mueve a una velocidad de 270 km/h, ¿qué tiempo tarda en recorrer 100 m? b) Un caracol recorre 15 cm en 1 minuto. Si mantuviera constante esa velocidad, ¿cuántos kilómetros recorrería en un mes (1 mes = 30 días)? c) La estrella polar se encuentra a 42,4 años luz de la Tierra. Expresa esa distancia en kilómetros utilizando notación científica (la luz recorre 300 000 km en un segundo). d) Halla el gasto diario en gasoil de un camión que realiza 125 800 km al año, si el precio del gasoil es de 1,352 €/L y su consumo medio es de 16,35 L por cada 100 km (1 año = 360 días).

Respuesta. a)100 m · 1 km/103 m · 1 hora/270 km · 3600 s/1 hora = 1,33 s. b) 15 cm/min · 1 km/105 cm · 60 min/hora · 24 horas/día · 30 días/mes = 6,48 km/mes. c) 42,4 años · 365 días/año · 24 h/día · 3600 s/h · 300 000 km/s = 4,01.1014 km. d) 125.800 km/año · año/360 días · 16,35 L/100 km · 1,352 € /L = 77,25 € /día.

16. ¿Por qué se han hecho imprescindibles los modernos instrumentos de medida, como los espectrómetros?

Respuesta.


Porque los científicos requieren cada vez mayor precisión y exactitud en sus mediciones. La ciencia solo puede avanzar si los resultados de los pruebas y experimentos que realiza la comunidad científica están amparados por un elevado grado de exactitud, fidelidad y precisión en sus resultados.

Los espectrofotómetros son instrumentos que se emplean en una gran variedad de técnicas analíticas. Así, hay espectrómetros o espectrógrafos de masas para determinar la masa de diferentes iones e isótopos, espectrofotómetro de luminiscencia, espectrofotómetro de rayos X, espectrofotómetro de flujo, que se utiliza en la investigación de las velocidades de reacción, espectrofotómetro de absorción…

17. Responde a las siguientes cuestiones: a) ¿Qué diferencia hay entre la precisión y la exactitud de un instrumento de medida? b) ¿Puede un aparato ser muy preciso y poco exacto? Pon un ejemplo. c) ¿Puede un aparato de medida ser muy exacto y poco preciso? Razónalo. d) ¿Es posible que en un aparato de medida disminuya la precisión a medida que aumenta la sensibilidad? Razónalo.

Respuesta.

a) Exactitud: un aparato de medida es tanto más exacto cuando los valores medidos con él son tanto más cercanos al valor que se considera correcto de la magnitud medida. Precisión: un aparato es preciso cuando repetidas medidas de la misma magnitud arrojan el mismo valor o valores muy próximos. b) Sí, ya que puede estar muy bien construido y por lo tanto ser muy preciso en la repetición de las mediciones, pero estar mal calibrado y, por tanto, ser poco exacto al realizar esas mediciones. c) No, ya que si es poco preciso no tenemos certeza de qué medida de la que estamos realizando es la más exacta. d) La sensibilidad de un aparato está relacionada con la facilidad con la que percibe pequeñas variaciones en el valor de la magnitud que mide; según eso, sí es posible que, si el aparato es muy sensible y la magnitud que midamos no sea muy constante, las medidas que tomemos no sean repetitivas. Eso se comprueba con un polímetro analógico cuando medimos la intensidad de una corriente eléctrica; la aguja se mueve más (medidas menos precisas) cuando medimos en mA que cuando medimos en A.

18. Tenemos cuatro básculas digitales diferentes: de baño, de laboratorio, de farmacia (para pesar bebés) y de camiones.

a) Ordénalas de menor a mayor sensibilidad. b) ¿Puedes asegurar que la más sensible es la más exacta? Razónalo. c) ¿Puedes asegurar que la más sensible es la más precisa? Razónalo. d) ¿Qué harías para determinar qué báscula es la más precisa?

Respuesta. a) Teniendo en cuenta lo que van a medir, la báscula estará diseñada para que su sensibilidad aumente según: báscula de camiones < báscula de baño < báscula de farmacia < báscula de laboratorio. b) No. Puede ser muy sensible, pero estar mal calibrada y por lo tanto los datos que dé


sean erróneos. c) No necesariamente sensibilidad y precisión van unidas. d) Repetir varias veces el peso de un mismo objeto y comprobar cuál de las básculas repite más veces el mismo valor.

19. Justifica qué tipo de error se comete cuando: a) Se miden objetos con una regla mal construida. b) Un alumno mide volúmenes en un matraz mirando siempre por encima de la línea de enrase. c) Una persona, al medir una mesa, no ha puesto la regla exactamente en el extremo de la misma. d) Se utiliza una báscula poco precisa para pesar cantidades de un reactivo.

Respuesta. a) Es un error sistemático porque está producido por el propio aparato de medida y siempre que se utilice ese aparato se va a producir el mismo error. b) También se trata de un error sistemático, aunque en este caso corregible; se evita haciendo caso a las indicaciones del profesor. c) Es un error personal; se minimiza si se realizan varias medidas de la mesa. d) Es un error sistemático; todas las mediciones que realicemos tendrán mayor incertidumbre de la aconsejada.

20. Ordena las siguientes medidas de mayor a menor calidad: a) La longitud de un libro de 28,5 cm, cuya medida es 289 mm. b) La masa de una esfera metálica de 52,65 g, que, medida con una balanza digital, se obtiene un valor de 52,75 g. c) La intensidad de una corriente eléctrica de 10 A, medida con un polímetro que proporciona un valor de 11 A. d) El tiempo de caída de un objeto, 45 segundos, medido con un cronómetro que arroja un valor de 46 segundos.

Respuesta. Calculamos el error relativo de cada una de esas medidas; cuanto menor sea el error, más calidad tendrá la medida. Así:

a) εa =28,5 cm – 28,9 cm = 0,4 cm ; εr = |0,4| ⇒ εr = 0,01 = 1 % 28,9

b) εa =52,75 g – 52,65 g = 0,10 g ; εr = |0,10| ⇒ εr = 0,002 = 0,2 % 52,65

c) εa =11 A – 10 A = 1 A ; εr = |1| ⇒ εr = 0,1 = 10 % 10

d) εa = 46 s – 45 s = 1 s ; εr = |1| ⇒ εr = 0,02 = 2 % 45 Según eso, el orden de mayor a menor calidad será: b > a > d > c.

21. Al medir los extremos de un viaducto en una autopista se ha obtenido una medida de 236,0 ± 0,3 m; al medir la longitud de un coche se obtuvo 485 ± 2 cm. ¿Qué medida tiene más calidad?


Respuesta. εr (viaducto) = |0,3| m/236 m → εr = 1,27·10−3 ⬄ 0,13%

εr (coche) = |2| cm/485 cm → εr = 4,12·10−3 ⬄ 0,41% Tiene más calidad la medida del viaducto.

22. Investiga acerca de los relojes atómicos. ¿Cómo funcionan?

Respuesta. Los relojes atómicos utilizan las frecuencias de resonancia atómicas normales para alimentar su contador, manteniendo una exactitud del orden de 10-9 s. La idea de utilizar la vibración atómica para medir el tiempo fue sugerida por primera vez por Lord Kelvin en 1879, pero hasta 1948 no se construyó el primer reloj atómico, obra de Willard F. Libby, que se basó en la resonancia magnética molecular del amoniaco. Posteriormente se empezó a utilizar el cesio como patrón de frecuencia atómica, de ahí que en 1967 la Oficina Internacional de Pesas y Medidas eligiera la frecuencia de vibración atómica del isótopo cesio-133 para definir el segundo. La precisión de estos relojes es tan grande que solo admiten un error de un segundo en 30 000 años, aunque ya se está trabajando en relojes que tardarían 52 millones de años en desfasarse un segundo.

23. Al comprobar experimentalmente la ley de Hooke (F = k x) con un muelle elástico, se han obtenido los siguientes resultados:

a) Representa gráficamente esos valores con la fuerza en ordenadas y el alargamiento del muelle en abscisas. b) Calcula la pendiente de la recta que se obtiene. c) Expresa el valor de la pendiente (k, la constante recuperadora del muelle) en unidades del SI (N/m).

Respuesta.

a) La representación gráfica sería:

Fuerza = Peso (g)

20 40 60 80 100

Alargamiento (cm)

4,1 8,4 12,4 16,1 20,5


"

b) El valor de la pendiente se obtiene a partir de los datos de la gráfica. En nuestro caso:

!

c) 4,9 g − peso/cm · 100 cm/m · 9,81 N/1 000 g−peso = 4,8 N/m.

24. Representa la ley de los gases ideales p V = n R T para n = 1 mol de gas según los datos siguientes:

La temperatura se mantiene constante a 293 K. Los valores experimentales de p y V son:

¿Qué tipo de gráfica has obtenido? ¿Cuánto vale la constante que relaciona p y V si sabemos que la constante R = 0,082 (atm·L)/(K·mol)? Respuesta. a) La representación gráfica sería:

"

Se obtiene una hipérbola isoterma, ya que el producto de la presión por el volumen es constante.

Representación F-x

Fuer

za

0

25

50

75

100

Alargamiento0 7,5 15 22,5 30

2 1

2 1

100 20pendiente 4,9g/cm20,5 4,1

y yx x− −

= = =− −

Presión (atm):

1 2 3 4 5

Volumen (L) 24 12 8 6 4,8

Representación presión-volumen

Pres

ión

0

6

12

18

24

Volumen

0 1 3 4 5


Sustituyendo valores: p V = n RT → p V = 1 mol · 0,082 atm·L· K-1 mol-1 · 293 K → p V = 24 atm·L.

Actividades finales

Lectura: Evolución de los modelos teóricos 1. ¿En qué fase del método científico encajan los modelos teóricos?

Respuesta. Pueden encajar en dos fases, la de formulación de hipótesis, o en la última que corresponde precisamente a los modelos y teorías.

2. La ciencia no siempre avanza de un modo ordenado. En el año 2014, la RAE aceptó la palabra «serendipia». Busca su significado e infórmate acerca de, por ejemplo, cómo fue el descubrimiento del horno microondas o de la penicilina.

Respuesta. Serendipia es un descubrimiento o hallazgo afortunado e inesperado. También se conocen por este nombre la casualidad, la coincidencia o el accidente.

El horno de microondas fue descubierto en 1947 por el ingeniero Percy Spencer. En esa época el ingeniero realizaba investigaciones con un generador de altas frecuencias (unos 60000 Mhz) para usarlo como radar. Luego de un rato de investigar sintió un poco de hambre y decidió comerse la barra de chocolate que llevaba en el bolsillo de su chaqueta. Cuando sacó la barra, se encontró con el chocolate fundido. Así que decidió verificar su experiencia con un huevo y unas palomitas de maíz cerca del generador de frecuencias y se fue. Al regresar vio que su laboratorio estaba lleno de palomitas de maíz explotadas, y el huevo estaba revuelto. Ese fue el origen.

En los últimos días del verano de 1928, cuando Fleming se fue de vacaciones, se olvidó de guardar sus cultivos de estafilococos en las estufas, donde se hubieran mantenido calientes, y los dejó en placas de Petri en el poyato de la ventana. Como a Fleming le era casi imposible abrir su ventana del laboratorio, solía dejar la puerta abierta para que circulara un poco el aire. Dicha puerta daba a un tramo de escaleras y en el piso de abajo había otro laboratorio que estaba siendo utilizado por un joven micólogo irlandés, C. J. La Touche que estaba trabajando con una cepa de hongos que, como se demostraría, tenía propiedades muy interesantes. Su laboratorio carecía de campana de gases, por lo que las esporas del hongo se extendieron por todo el laboratorio del micólogo y después fueron arrastradas por el aire a través de la puerta abierta y, escaleras arriba, hasta que encontraron el laboratorio de Fleming. En ese verano Londres se vio afectada por una temperatura insólitamente fría, seguida inmediatamente de un retorno del calor, un ciclo que hizo que las esporas del laboratorio de La Touche florecieran en su nuevo hogar del piso de arriba. Cuando Fleming regresó en septiembre, empezó a desechar las placas de Petri que había dejado fuera de la estufa. Fue entonces cuando, después de haber tirado los cultivos contaminados, observó el halo claro que rodeaba las colonias amarillo verdosas del hongo que había contaminado accidentalmente la placa. En ese momento no sabía que una espora de una rara variante de un hongo denominado Penicillium notatum había llegado arrastrada por el viento desde el laboratorio de micología del piso de abajo.


Para producirse este fenómeno se dieron una serie de acontecimientos: dejarse, en primer lugar los cultivos de estafilococos expuestos y no almacenados en una estufa caliente, donde nunca se hubieran contaminado con las esporas del laboratorio de La Touche; producirse las bajas temperaturas que permitieron al hongo germinar y crecer y, por último, el aumento de las temperaturas, lo que favoreció que los estafilococos pudieran medrar, extendiéndose como un césped hasta recubrir toda la placa de Petri… excepto el área directamente expuesta al hongo contaminante. «Era sorprendente que en una distancia considerable alrededor del crecimiento del hongo, las colonias de estafilococos mostraran lisis (disolución o destrucción de las células)», escribió Fleming. «Lo que antes había sido una colonia bien desarrollada era ahora una tenue sombra de lo que fue.»

3. Explica el sentido de la frase de Newton con la que finaliza el texto Respuesta. «Si he sido capaz de llegar a ver más lejos que los otros hombres, es porque me he aupado sobre hombros de gigantes». Simplemente significa que la investigación progresa poco a poco a partir de descubrimientos anteriores que se van mejorando o sirven de pauta para otros nuevos.

Experiencia de Laboratorio. Proyecto de investigación: la cinética química en la vida cotidiana

1. ¿Has aplicado el método científico en tu proyecto de investigación? ¿Has generado nuevo conocimiento o has comprobado el conocimiento existente?

Respuesta. Sí. Se ha empleado para reproducir conocimientos existentes.

2. ¿Qué crees que sucedería si un científico repite los experimentos descritos en un artículo científico y observa que los resultados de ese artículo son erróneos?

Respuesta. Ya ha sucedido en muchas ocasiones. Esto conduce irremediablemente a nuevos descubrimientos.

3. Las revistas científicas emplean un sistema denominado revisión por pares para asegurar la calidad y la veracidad de las afirmaciones hechas en los artículos. Este sistema consiste en que cada artículo es evaluado por varios científicos expertos en la materia quienes deciden si el artículo es publicado o no. ¿Te parece un buen sistema? ¿Qué inconvenientes puede tener? ¿Pueden surgir conflictos de intereses debido a este sistema?

Respuesta. Por supuesto que es un sistema garantista adecuado, pero puede generar indudablemente conflictos de intereses si alguno de los evaluadores carece de la necesaria ética profesional.

Problemas propuestos


1. Transforma las siguientes unidades: a) A m: 58,2 km; 0,17 dm; 23 cm; 8 hm; 5 mm; 6,3·103 km b) A m2: 400 cm2; 2,83 km2; 7 mm2; 45 hm2; 20 dm2; 4 dam2 c) A m3: 5 hm3; 625 dm3; 8 L; 250 mm3; 33 cL; 0,26 km3 d) A g: 8,7 kg; 5 ng; 72 t; 5,4 cg; 0,62 mg; 420 dag

Respuesta. a) 5,82 · 104 m; 0,017 m; 0,23 m; 800 m; 5 · 10-3 m; 6,3·106 m. b) 4·10-2 m2; 2,83·106 m2; 7·10-6 m2; 4,5·105 m2; 0,2 m2; 400 m2. c) 5·106 m3; 0,625 m3; 8·10-3 m3; 2,5·10-4 m3; 3,3·10-4 m3; 2,6 · 108 m3. d) 8,7·103 g; 5·10-9 g; 7,2·107 g; 5,4·10-2 g; 6,2·10-4 g; 4,2·103 g.

2. Convierte los siguientes valores a unidades del SI: a) 5 µC b) 72 ha c) 4 hm2 d) 6 200 km e) 540 nm f) 0,5 cm/s2 g) 250 mL h) 3 500 MW i) 280 GJ j) 24 ps k) 0,54 Å l) 120 ºC

Respuesta.

a) 5 · 10-6 C b) 7,2 · 105 m2 c) 4 · 104 m2 d) 6,2 · 106 m e) 5,40 · 10-7 m f) 0,005 m/s2 g) 2,50 · 10-4 m3 h) 3,5 · 109 W i) 2,8 · 1011 J j) 2,4 · 10-11 s k) 5,4 · 10-11 m l) 393 K

3. Realiza los siguientes cambios de unidades: a) 136 km/h a m/s b) 28 000 L/h a m3/s c) 720 J a kWh d) 2,85 g/L a kg/m3


e) 300 cm2/min a m2/s f) 25 W/m2 a kW/km2 g) 540 J/kg a cal/g h) 750 g/s a t/h i) 900 mm Hg a atm j) 48 mL/g a m3/kg

Respuesta. a) 136 km/h · 1000 m/km · 1 h/3 600 s = 37,8 m/s. b) 28.800 L/h · 1 m3/103 L · 1 h/3 600 s = 8 · 10-3 m3/s. c) 720 J · 1 kWh/3,6 · 106 J = 2·10-4 kWh. d) 2,85 g/L · 1 kg/103 g · 103 L/1 m3 = 2,85 kg/m3. e) 300 cm2/min · 1 m2/104 cm2 · 1 min/60 s = 5 · 10-4 m2/s

f) 25 W/m2 · 1 kW/103 W · 106 m2/km2 = 2,5·104 kW/km2. g) 540 J/kg · 1 cal/4,18 J · 1 kg/103 g = 0,13 cal/g. h) 750 g/s · 1 t/106 g · 3600 s/1 h = 2,70 t/h. i) 900 mm Hg · 1 atm/760 mm Hg = 1,18 atm. j) 48 mL/g · 1 m3/106 mL. 103 g/1 kg = 4,8 ·10-2 m3 /kg.

4. Indica las cifras significativas de las siguientes cantidades y exprésalas todas con tres cifras significativas: a) 286,42 kg b) 35,00 ºC c) 50 000 L d) 4 254,36 m/s e) 6 370 000 m f) 0,008 A g) 0,020 m2 h) 3,1415926

Respuesta. a) 5 CS → 286 kg b) 4 CS → 35,0 ºC c) Indeterminada → 5,00 · 104 L d) 6 CS → 4,25 · 103 m/s e) Indeterminada → 6,37 · 106 m f) 1 CS → 8,00 · 10-3 A g) 2 CS → 2,00 · 10-2 m2 h) 8 CS → 3,14

5. Expresa con tres cifras significativas los siguientes números: a) 84 000 000 000 b) 0,000075 c) 0,0087643 d) 5,367 890


e) 8,0234518 f) 1,9382023 g) 10 000 h) 0,03 i) 4 387,66 · 105 j) 0,0754380 · 106 k) 24 712 · 10–7 l) 0,054445 · 10–3

Respuesta. a) 8,40 · 1010 b) 7,50 · 10-5

c) 8,76 · 10-3 d) 5,37 e) 8,02 f) 1,94 g) 1,00 · 104 h) 3,00 · 10-2 i) 4,39 · 108 j) 7,54 · 104 k) 2,47 · 10-3 l) 5,44 · 10-5

6. Sabiendo que 1 mol equivale a 6,02 · 1023 partículas semejantes: a) Expresa en culombios, la carga de 1 mol de electrones (|qe| = 1,60 · 10–19 C). b) Calcula la masa de 1025 átomos de carbono (Masa atómica del C = 12). c) Halla las moléculas de sacarosa (M=342 u) que hay en 1 kg de azúcar.

Respuesta.

a) "

b) "

c) "

7. El parsec es una unidad de longitud que se utiliza para medir la distancia entre estrellas. Si un parsec son 3,26 años-luz, ¿a cuántos km equivale? (velocidad luz = 3,0 · 108 m/s).

1923 41,60·10 C

6,02·10 electrones 9,63·10 Celectrón

−

⋅ =

2523

12 gC10 tomos C 200gC

6,02·10 tomos Cá

á⋅ =

23

24

6,02·10 moléculas de sacarosa1kg de azúcar 1000g de azúcar

342g de azúcar

1,76·10 mol culas de sacarosaé

⇔ ⋅ =

=


Respuesta. 3,26 años-luz · 365 días/año · 24 horas/día · 3600 s/hora · 3 · 105 km/s = 3,1·1013 km.

8. Se denomina UA (unidad astronómica) a la distancia media Tierra-Sol y su valor es aproximadamente de 150 000 000 km.

a) Expresa ese valor en unidades del SI. b) Calcula la velocidad media de la Tierra alrededor del Sol. Exprésala en m/s

y en km/h.

Respuesta. a) 150 000 000 km ⬄ 1,5 · 1011 m. b) Si suponemos órbita circular, será un movimiento circular uniforme, en el que:

!

9. La distancia media entre la Tierra y Neptuno es de 4 500 000 000 km. a) Expresa esa distancia en metros, en UA y en años-luz. b) Suponiendo que una nave espacial humana viajara a una velocidad de 50 000 km/h, calcula el tiempo (en días) que tardaría en llegar de la Tierra a Neptuno, suponiendo que pudiera ir en línea recta.

Respuesta.

a) "

b) "

10. Determina el error relativo de las siguientes medidas. Expresa el resultado en %. a) Valor real: 8,45 g. Error absoluto = 0,05 g b) Valor real: 31,2 m. Error absoluto = 0,10 m c) Valor real: 444 cm. Error absoluto = –2,0 cm d) Valor real: 8350 J. Error absoluto = 10 J

Respuesta. a) εr = 0,05 g/8,45 g → εr = 5,9 · 10-3 ⬄ εr = 0,6%. b) εr = 0,1 m/31,2 m → εr = 3,2 · 10-3 ⬄ εr = 0,32%. c) εr = 2 cm2/444 cm2 → εr = 4,5 · 10-3 ⬄ εr = 0,45%. d) εr = 10 J/8350 J → εr = 1,2 · 10-3 ⬄ εr = 0,12%.

1142

π 2π·1,5·10 m

3·10 m/s 1,08km/h1 año 365· 24· 3600s

s Rv vt

= ⇔ = = = =

12

98

9 412

4500000000 km 4,5 10 m1UA

4,5 10 km 30UA1,5·10 km

1 año-luz4,5 10 km 4,76·10 años luz

9,46 10 km−

⇔ ⋅

⋅ ⋅ =

⋅ ⋅ = −⋅

94

44,5·10 km 9·10 h 3750 días5·10 km / h

stv

= = = =

1 física y química 1º bachillerato. solucionario soluciones tema 1... · produciendo una...

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