6to_docente_estados_materia.doc

CIENCIAS NATURALES 6° BÁSICO

MATERIAL DE APOYO PARA EL DOCENTE

LOS ESTADOS DE LA MATERIA

Material elaborado por: Paulina Griño

LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º Básico

2MATERIAL DE APOYO PARA EL DOCENTE

1. DESCRIPCIÓN DE LA UNIDAD

Esta unidad trata los estados más comunes de la materia, sólido, líquido y gaseoso, y los cambios de estados. Para introducir estos conceptos, la guía plantea en la primera guía de actividades que las y los estudiantes observen y caractericen el estado sólido, líquido y gaseoso. La segunda y tercera guía introduce los cambios de estados de la materia, a través del estudio del agua y un helado de crema. Las y los estudiantes observarán estos cambios y, al mismo tiempo, podrán desarrollar algunas habilidades de laboratorio, toma de datos y planteamiento de conclusiones.

Es importante notar que, esta guía ofrece explicaciones desde la teoría corpuscular de la materia; es decir, explica los estados de la materia a partir de la organización de las partículas al interior de la materia. Sin embargo, no pretende profundizar conceptos relacionados con la estructura de la materia. Al mismo tiempo, reconoce que estos tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso, son los estados de la materia más estudiados, pero que existen otros tales como el cristal líquido, las emulsiones, el plasma, entre otros.

2. DURACIÓN APROXIMADA4 semanas.

3. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Explicar, a partir de modelos, que la materia está formada por partículas en movimiento en sus estados sólido, líquido y gaseoso.

Demostrar, mediante la investigación experimental, los cambios de estado de la materia,

como fusión, evaporación, ebullición, condensación, solidificación y sublimación. Medir e interpretar la información obtenida al calentar y enfriar el agua, considerando las

transformaciones de un estado a otro.

4. RECOMENDACIONES METODOLÓGICAS

Esta unidad trata los estados físicos de la materia; sólido, líquido, y gas. Además, pretende que las y los estudiantes observen experimentalmente cambios de estados, y reflexionen acerca de las causas que llevan a que estos cambios ocurran.

Las y los estudiantes trabajarán con agua y helado para observar los estados físicos de la materia. Para ello, también utilizarán material de laboratorio. En caso de no contar con éste, cada experiencia propone una alternativa adecuada para el remplazo con otro material.

Además, cada guía de actividades procura desarrollar habilidades científicas, tales como la formulación de preguntas, análisis de datos, formulación de conclusiones y explicaciones, y el manejo de material de laboratorio.


Para el adecuado desarrollo de estas guías de actividades, es necesario que el o la docente


motive el trabajo en grupo, y el uso de un cuaderno de ciencias en el que las alumnas y alumnos escriban lo que ocurre en cada experiencia.

Cada guía de actividades tiene entre 3 y 4 experimentos sencillos, aunque se debe tener mucha precaución al hacerlos, pues implican el trabajos con materiales calientes. Cada experiencia comienza con una pregunta, indica los materiales que se deben utilizar, y el procedimiento a seguir, los que a su vez incluyen preguntas y reflexiones. Al final de cada una se explican los conceptos tratados de modo que se refuerza y formalizan las ideas de las y los estudiantes. Motívelos a terminar cada experiencia antes de continuar a la siguiente.

Para todas las actividades, se sugiere que las y los estudiantes trabajen en grupos de 3 o 4 miembros. Esta estrategia pretende replicar cómo ocurre el desarrollo de nuevo conocimiento al interior de un laboratorio científico. A pesar de que el trabajo de laboratorio parece ser individual, los resultados obtenidos son sometidos a evaluación por pares y luego son publicados en la comunidad científica. Mientras los estudiantes trabajan, asegúrese que todas las opiniones están siendo consideradas, incluso aquellas que parecen equivocadas. Asegúrese también, de reproducir un adecuado ambiente de trabajo para la totalidad de sus estudiantes. Realice los cambios en los grupos de trabajo si así usted lo considera necesario, de modo que cada individuo alcance su potencial completo de aprendizaje y se sienta segura o seguro para formular opiniones.

De la misma forma, recomendamos utilizar un cuaderno de ciencias. Motive a sus estudiantes a utilizarlo como un diario del laboratorio, en el que tienen que anotar la fecha, qué guía están realizando, lo que hacen, sus observaciones, sus ideas, sus conclusiones, hagan dibujos y/o diagramas del experimento, y cualquier otro evento relevante durante la clase. Es importante notar, que el cuaderno es individual y no grupal; por ello, se espera que cada estudiante cuente con un cuaderno. A la vez, este cuaderno puede ser utilizado para la evaluación de la unidad, debido a que debería contar con las ideas previas, lo que realizaron en clases, y luego las conclusiones de las experiencias, evidenciando el trabajo y el aprendizaje desarrollado. Invite a sus estudiantes a realizar dibujos y/o esquemas, pues estos facilitan visualizar qué ideas tienen los estudiantes respecto al tema que se está tratando.

En las últimas dos guías de esta unidad, las y los estudiantes estarán trabajando con mecheros a gas y material que puede alcanzar altas temperatura. Para ellas recomendamos que antes de comenzar la experiencia refuerce las medidas de seguridad con ellos. En particular, refuerce la actitud de trabajar con tranquilidad y precaución, pero sin miedo. Los focos de peligro más importantes de este laboratorio son el uso de quemadores de gas y material a altas temperaturas. Recuerde a los estudiantes que deben manipularlos con cuidado y que no caigan, lo que puede originar un incendio. Si en algún momento un mechero se cae o genera una llama peligrosa, corte inmediatamente la fuente de gas para detener la llama. Si es posible mantenga un extintor de incendios disponible siempre en buenas condiciones en el laboratorio.



5. MATERIAL DE AULA

GUÍA 1: ¿QUÉ PASA EN CADA ESTADO DE LA MATERIA?

Esta guía expone a las y los estudiantes a los estados físicos de la materia a través de la observación dirigida de un trozo de hielo que se comienza a derretir, hasta que esté como líquido. A partir de estas observaciones, las alumnas y alumnos deben caracterizar ambos estados: sólido y líquido. Para comenzar, la guía propone una pregunta que permite centrar a los estudiantes en las características de un sólido. A través de la pregunta ¿Cómo sé que algo está en estado sólido? Las y los estudiantes podrán reflexionar acerca de las características que nos permiten identificar a un sólido.

Para realizar esta actividad se debe contar con material de laboratorio en buen estado; sin embargo, la guía presenta alternativas en caso de no tener este material. Entre ellos, la guía pide utilizar una placa Petri, alternativamente se puede usar un platillo pequeño. Del mismo modo, el vaso precipitado de 250 mL puede ser remplazado por un vaso de vidrio transparente grande. Las y los estudiantes trabajarán con un trozo de hielo, asegúrese que cada grupo cuente con al menos, dos cubos de hielo al inicio de esta actividad.

A continuación se encuentran el procedimiento de esta experiencia.

Actividad 1. Experimento: Una sustancia, dos estados

Procedimiento:1. Antes de empezar, responde: ¿Cómo sé que algo está en estado sólido?2. Observa detenidamente los hielos que están en la placa de Petri. Utiliza todos los

sentidos para realizar tu observación: ¿Qué color tiene? ¿Qué olor tiene? ¿Qué temperatura tiene? ¿Cómo se siente el hielo al tocarlo con los dedos? ¿Qué textura tiene?

3. Agrega los 150 mL de agua, en el vaso precipitado. Realiza las mismas observaciones al vaso de agua líquida. Puedes realizar dibujos o diagramas de ambos, indicando diferencias y similitudes.

4. Probablemente en este tiempo en el que han realizado las observaciones, el hielo ha comenzado a cambiar. ¿Qué cambios puedes notar? ¿El agua líquida que sale del hielo está inmóvil? ¿Cómo es esta agua?

5. Realiza una tabla que resuma las observaciones que estás realizando. En esta tablaescribe las observaciones y dibuja diagramas para el hielo y el líquido. Te proponemos el siguiente ejemplo de tabla:

Estado de la materia Dibujo o diagrama ObservacionesSólido

Líquido


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoComo mencionamos anteriormente, esta experiencia comienza con una pregunta. Asegúrese que las y los estudiantes respondan esta pregunta desde su propia experiencia. Acepte todas las respuestas, y por ahora, no califique las ideas como buenas o malas, invite a todos sus estudiantes a responder y a que acepten las ideas de los demás.

La pregunta 2, dirige la observación de un cubo de hielo, invitando a los estudiantes a utilizar sus sentidos en la observación de este. La idea es que utilicen estas preguntas para realizar observaciones acerca del vaso con agua. Motívelos a realizar diagramas o dibujos del cubo de hielo y del vaso con agua, a notar diferencias, y a registrar todas sus ideas y observaciones. Algunas de las diferencias que pueden decir las y los estudiantes son “el hielo es duro” “el vaso tiene agua” “el hielo está más helado”. Motive la discusión a través de preguntas como: Entonces, ¿el hielo no tiene agua? ¿de qué está hecho el hielo? ¿qué temperatura piensas que tiene el hielo? ¿qué temperatura piensas que tiene el agua? Si es necesario, pueden medir la temperatura de ambos con un termómetro de laboratorio.

La pregunta 4 sugiere una diferencia fundamental entre un sólido y un líquido. Esta es la energía de ambos estados que se manifiesta en el movimiento que somos capaces de observar. Mientras un sólido es estático, es decir, si dejamos un trozo de hielo sobre la mesa, este continua sobre la mesa, a menos que se derrita. Por el contrario, el agua escurre, se adapta al espacio que la contenga.

Las y los estudiantes son invitados a evidenciar esta diferencia mientras observan cómo se derrite el cubo de hielo. Es importante aceptar todas las ideas de las y los estudiantes, así motivamos su propio descubrimiento. Pueden decir frases como “el hielo no tiene fuerza para moverse”, “el agua tiene fuerza para moverse” “el agua escurre, el hielo no” “el hielo es duro” “al hielo se le está saliendo el agua”. Para continuar y motivar la discusión, sugerimos preguntas como: ¿Por qué el hielo tiene forma de cubo? ¿Qué forma tiene el agua? ¿Qué ocurre si sacamos el agua del vaso y la ubicamos sobre la mesa? Este tipo de preguntas guiarán a sus estudiantes en notar la diferencia entre un sólido y un líquido. El sólido tiene una fuerte estructura interna que lo sostiene, mientras que el agua, a pesar de contar con una estructura cristalina, esta es algo más débil, por lo tanto, se adapta a los recipiente que la contiene o escurre.

Finalmente, las alumnas y alumnos deberán realizar una tabla que resuma todas estas comparaciones que han estado observando. La guía ofrece un ejemplo para esta tabla, sin embargo, motívelos a realizarla por ellos mismos. Esta tabla será utilizada a lo largo de esta guía de actividades, deberán seguir trabajando en ella en la siguiente experiencia, y además, deberán utilizarla en las dos últimas actividades.

La guía de actividades cuenta con una explicación al final de la experiencia que pretende formalizar ideas y conceptos en torno a los sólidos y líquidos. En este caso, las y los estudiantes podrán leer acerca de la diferencia entre ambos.


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoEn el segundo experimento, las alumnas y alumnos podrán observar una columna de vapor de agua. Para ello, deberán hervir un poco de agua, en una tetera o bien, en un hervidor eléctrico. Se pide extra precaución en la realización de este experimento, pues el agua estará a aproximadamente 100 °C, por lo tanto, asegúrese que el hervidor o tetera se encuentra en un lugar adecuado y seguro, y que sus estudiantes entienden las restricciones involucradas en el trabajo con vapor de agua.

El estado gaseoso es uno de los estados de la materia con más energía. Así, un gas se mueve por todas partes, escapa fácilmente de un recipiente, a menos que esté cerrado herméticamente. En otras palabras, el estado gaseoso ocupa todo el espacio que tenga disponible, a diferencia del estado sólido y del estado líquido. En este caso, las partículas que se encuentran en un estado gaseoso están separadas una de la otra sin una estructura definida como en el caso del sólido y del líquido. Las partículas se mueven libremente, usando el espacio que tengan.

Se propone que las y los estudiantes hiervan el agua y observen la columna de vapor que sale desde la tetera o hervidor eléctrico. Las preguntas que propone la guía son las siguientes:

Actividad 2. Experimento: La misma sustancia, un tercer estado.

Procedimiento:1. Agrega el agua a la tetera o hervidor eléctrico, y enciéndelo para que el agua hierva al

interior de este.2. Mientras esperan que el agua hierva, responde: ¿Cómo sé diferencia el vapor de agua,

de un vaso de agua líquida?3. Cuando el agua haya hervido, notarás que sale desde la tetera un gas. ¿De qué color es

este gas? Al mismo tiempo, notarás que hay burbujas en el agua líquida al interior de la tetera ¿a qué crees que se deben estas burbujas? Acércate un poco (con precaución) a la tetera para observar el vapor de agua.

4. Realiza las mismas observaciones que hiciste para el hielo y el agua líquida. ¿Cómo se ve? ¿tiene olor? Recuerda realizar estas observaciones con ¡CUIDADO! El vapor de agua está muy caliente y puedes quemarte. Nunca toques directamente la columna de vapor. Al mismo tiempo, no muevas la tetera de donde se encuentra y asegúrate que esta se encuentre en un lugar seguro, donde nadie la mueva o pase a llevar.

5. Cómo pudiste observar, el vapor de agua sale desde la tetera: ¿Cómo describirías estemovimiento?

6. Haz una nueva fila en el cuadro comparativo que hiciste en la actividad anterior para ingresar la nueva información obtenida.

7. Acerca la placa de Petri a la parte superior de la columna de vapor (siempre con muchocuidado), y luego de algunos segundos retírale y obsérvala. ¿Qué observas en la placa?¿Cómo explicarías lo que observas?


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoEl objetivo de esta experiencia es que las y los estudiantes observen el vapor como una columna que se mueve, de modo que, puedan diferenciar el gas del líquido y sólido. Por lo tanto, en esta experiencia, no se explican cambios de estados. Recomendamos, no usar esta actividad para tratar cambios de estados tales como la evaporación, o condensación, pues la experiencia no está planteada con ese propósito.

La pregunta 2, inicia a los estudiantes en el estudio y diferenciación del gas con los demás estados de la materia, que han estado revisando. Motívelos a responder esta pregunta desde sus propias experiencias, recuerde aceptar todas las respuestas, aunque estas parezcan equivocadas. La pregunta 3 y 4 orientan a sus estudiantes a hacer observaciones acerca de lo que está ocurriendo; estas preguntas pretenden guiar estas observaciones. Estas observaciones deben quedar registradas en la tabla que realizaron en la primera experiencia; le punto 6 guía este procedimiento.

Finalmente, la guía propone que centren la atención en el movimiento de la columna de vapor, como otra característica observable. Para ello, pide acerca una placa de Petri a la columna, el vapor de agua se fijará en la placa, condesará rápidamente, por lo tanto, las y los estudiantes observarán pequeñas gotas de agua en la placa. Las preguntas que formula guía son: ¿qué observas en la placa?. Y ¿cómo explicarías lo que observas? Para ambas preguntas, acepte todas las respuestas. Las y los estudiantes pueden decir: “aparecen gotas” “hay gotas de agua”, “la placa atrapa el agua del vapor” “la placa atrapa el vapor”, etc.

A pesar de que estas preguntas están más orientadas al cambio de estado que se produce al hacer que el vapor de agua choque con la placa; la explicación que ofrece la guía se enfoca a notar que las gotas de agua (ya en estado líquido) tienen otro movimiento que el de la columna de vapor. Mientras estas gotas escurren sobre la superficie de la placa, el vapor se mueve hacia arriba y ocupa todo el espacio que tiene. Intente centrar la discusión en este foco; sin embargo, acepte también aquellas explicaciones que involucran cambios de estados. Al mismo tiempo, puede motivar la realización de la segunda guía de actividades que trata cambios de estados, a partir de preguntas que nacen de este hecho.

La tercera y cuarta experiencias pretenden que las y los estudiantes comiencen a buscar explicaciones a estos tres estados de la materia. ¿Cómo y por qué una misma sustancia, como el agua, puede adoptar estos tres estados? Así, la tercera experiencia les pide directamente que busquen explicaciones a las diferencias que observaron en los tres estados de la materia. Para esta actividad, es necesario que las y los estudiantes trabajen con la tabla que resume sus observaciones de los tres estados de la materia. Para profundizar en el análisis de los resultados de la tercera experiencia proponen las siguientes preguntas:

Discusión:1. Las conclusiones que sacamos anteriormente corresponden a una observación de un

fenómeno. Ahora, debemos encontrar una explicación a este comportamiento. Discute junto a tu grupo y piensen posibles respuestas a las siguientes preguntas: ¿Qué es lo que se mueve en las sustancias? ¿Cómo son las sustancias por dentro?


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º Básico2. ¿Qué hay adentro de una sustancia en estado sólido? ¿qué hay adentro de una sustancia

en estado líquido? ¿Qué hay adentro de una sustancia estado gaseoso? ¿Cómo imaginas cada estado de la materia?

3. Preparen una explicación al comportamiento de los estados de la materia para compartir junto al curso.

Estas preguntas pretenden ofrecer una guía para que sus estudiantes puedan formular conclusiones a partir de lo que han observado. Recomendamos utilizar esta actividad para formular conclusiones y formalizar los aprendizajes de sus estudiantes. Puede motivar a cada grupo a formular sus propias conclusiones, pídales que formulen 2 ó 3 frases que expliquen cómo se vería el interior de una sustancia en estado sólido, en estado líquido, y en estado gaseoso. Luego, puede pedirle a cada grupo que comparta 1 ó 2 frases con todo el curso, así generar una discusión que culmine con conclusiones (o frases) en que todos y todas estén de acuerdo.

Lo más importante y central de esta actividad es que los estudiantes puedan expresar sus ideas, y que éstas estén basadas en sus observaciones. La comprensión de la estructura de estos tres estados de la materia es fundamental para la comprensión de otros conceptos relacionados con la estructura de la materia. La guía ofrece estas explicaciones, sin embargo, motive a sus estudiantes a buscar más información al respecto.

Finalmente, el último experimento pide a los estudiantes desarrollar un modelo para estos estados de la materia. La idea es que estos modelos sean la representación de las conclusiones (o frases) que formularon la experiencia anterior. Las preguntas de experiencia4 son las siguientes:

Actividad 4. Aplicando lo aprendido: Creando un modelo para los estados de la materia.

1. Ahora que sabemos por qué los diferentes estados se comportan de manera tan diferente te invitamos a realizar un modelo de partículas y su relación en los diferentes estados. Para ello, te proponemos las siguientes preguntas, que te ayudarán a imaginar este modelo:a. ¿Cómo dibujarías una partícula de agua?b. ¿Cómo se unirá a las otras partículas cuando se encuentra en estado líquido?c. ¿Cómo imaginas que están las partículas de agua líquida en un vaso?d. ¿Cómo serán las partículas que viajan en estado gaseoso por el aire?

2. Has tres dibujos que demuestren tu modelo propio de partículas y estados de la materia.3. Prepara estos dibujos para presentarlos al curso.

Nuevamente, puede pedir a cada grupo que realicen estos modelos, y luego generar una discusión con todo el curso, de manera, que todos y todas estén de acuerdo con los modelos. La idea es que estos modelos se ajusten a sus ideas, observaciones, y conclusiones realizadas previamente.


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoAlternativamente, puede contar con papelógrafo o cartulina, plumones, y lápices de colores, para que sus estudiantes desarrollen los modelos con estas herramientas. Así, puede ubicar estos modelos en las paredes de la sala de clases o del laboratorio.

GUÍA 2: CAMBIOS EN LOS ESTADOS DE LA MATERIA

Esta segunda guía de actividades cuenta con 3 experiencias que tratan los cambios de estado. En particular, estas guías pretenden que las y los estudiantes reflexionen en torno a la fusión, ebullición, condensación, y solidificación, sus características, y qué se necesita para que ocurran. Esta guía de actividades presenta explicaciones basadas en la energía con que cuenta cada estado de la materia, por lo tanto, explica los cambios de estados como procesos en los que se necesita energía o se libera energía.

En la guía anterior, las y los estudiantes observaron el movimiento de una columna de vapor de agua, y compararon este estado con el líquido y el sólido. Reflexionaron además, en que los gases ocupan todo el espacio disponible, a diferencia de los líquidos que se adaptan al recipiente que los contiene, y a los sólidos que adoptan su propia forma. Por lo tanto, concluyeron que el estado gaseoso tiene la energía suficiente para moverse, no así, el sólido. Así, para cambiar de estado las moléculas al interior de la materia reciben energía (o la pierden) modificando su estructura interna, lo que da lugar al cambio de estado físico.

Por ejemplo, las moléculas de agua al interior de un cubo de hielo se encuentran todas unidas entre sí, a través de un enlace, formando una estructura sólida. En el líquido, esta estructura ha cambiado, las moléculas han adoptado otra configuración, se encuentran algo más separadas formando el líquido. Finalmente, las moléculas en el estado gaseoso, se encuentran separadas y con la suficiente energía para moverse y usar el espacio disponible.

Esta guía comienza con la pregunta ¿cómo se puede pasar de un estado de la materia a otro? para introducir el contenido. Las actividades que esta guía propone que las y los estudiantes reflexionen en torno a sus ideas y experiencias previas. Así, esta guía propone como actividad1 que observen cómo se derrite un helado de crema y qué debe pasar para que esto ocurra. La actividad comienza con la pregunta ¿qué le ocurre a un helado de crema si lo dejas fuera del congelador? Es esperable que sus estudiantes sepan qué ocurre, probablemente digan “se derrite”. Motívelos a responder con mayor claridad esta pregunta, por ejemplo puede preguntarles: ¿qué significa que algo se derrite? O ¿por qué el helado se derrite? La actividad propone lo siguiente:

1010


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoActividad 1. Experimento: ¿Qué le ocurre a un helado de crema fuera del congelador?

Procedimiento:1. Responde: ¿qué le ocurre a un helado de crema si lo dejas fuera del congelador?2. Para registrar los datos copia la siguiente tabla en tu cuaderno de ciencias. Esta

tabla resume las características de helado a medida que pasa el tiempo.

Tiempo en minutos Características del helado

10

20

30

40

3. Saca el helado de su envoltorio y déjalo sobre el platillo.4. Realiza observaciones del helado. ¿Cómo se ve? ¿Tiene olor? ¿qué olor? Has un dibujo o

diagrama del helado, e indica todas las características que te parezcan importantes.5. Espera 10 minutos. Asegúrate que la persona que esté registrando el tiempo sepa cómo

utilizar el cronómetro, para ello pueden practicar antes de realizar el experimento.6. Al cabo de 10 minutos, registra nuevamente tus observaciones. ¿Cómo se ve ahora el

helado? ¿Cambió? Si es que cambió: ¿Cómo cambió? ¿Cambió la apariencia? ¿Cambió el olor? Registra sus nuevas características. Puedes hacer un dibujo o diagrama de este nuevo estado del helado.

7. Vuelve a esperar 10 minutos, y vuelve a registrar tus observaciones al cabo de este tiempo (ahora, han pasado 20 minutos desde que realizaste tu primera observación). Realiza este procedimiento dos veces más, es decir, observa el helado en 10 minutos más, y luego otra vez, en 10 minutos. Cuando finalices el experimento deben haber pasado 40 minutos en total.

Es importante que cada grupo cuente con un helado de crema para realizar las observaciones. La tabla y la pregunta 4 pretenden guiar las observaciones de los estudiantes; motívelos a usar sus sentidos en la observación y descripción de los cambios. Por razones obvias, es posible que sus estudiantes quieran comer el helado, desanime este comportamiento diciendo claramente lo que usted espera de ellos y del experimento.

Otro factor importante es reforzar cómo usar el cronómetro. Las y los estudiantes estarán trabajando con esta herramienta en esta actividad y en la siguiente, por lo tanto, asegúrese que saben cómo utilizarlo y que cuentan con unos momentos para practicar previo a realizar el experimento. Las observaciones se deben realizar cada 10 minutos, por lo tanto, motive a sus estudiantes a ser pacientes y a observar qué va ocurriendo a medida que pasa el tiempo.

1111


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoEs esperable que el helado se haya derretido al cabo de 40 minutos, si no es así, continúen realizando el experimento hasta que el helado se haya derretido.

Las explicaciones que ofrece la guía intentan alcanzar dos objetivos, el primero se enfoca en formalizar las observaciones que realizaron diciendo que efectivamente, el helado se derrite, y que esto significa que el helado ya no está en estado sólido como estaba inicialmente, sino que, ha cambiado y ahora se ve como un líquido cremoso. Al mismo tiempo, esta primera explicación introduce el concepto de fusión y la define.

La segunda parte de la explicación pretende que las y los estudiantes se enfoquen en qué debe ocurrir para que un sólido cambie a estado líquido. En esta parte, la guía habla de los estados energéticos de los estados físicos de la materia y explica este cambio, desde esta perspectiva. El helado recibió energía (aumentó la temperatura) y por lo tanto, las partículas al interior cuentan con más energía, se mueven, y ahora se encuentran en estado líquido.

La segunda actividad pretende seguir investigando las ideas de las y los estudiantes acerca de los cambios de estados. La guía propone la pregunta ¿qué le ocurre al helado si lo dejamos por harto tiempo (días o semanas) afuera del congelador? Es posible que escuche respuesta como: “se echa a perder”, “se descompone”; ante este tipo de respuestas re-direccione el pensamiento de sus estudiantes enfatizando el tema de discusión: los cambios de estado. Otro tipo de respuestas pueden ser: “se seca” o “desaparece”. Motive a sus estudiantes a proveer más explicaciones preguntando ¿Qué es lo que se seca? ¿Qué parte desaparece? La idea es que cuestione las respuestas de las y los estudiantes, usando sus mismas expresiones, pero con cuidado de no juzgar estas respuestas; así, el o la docente podrá contar con una idea acerca de las experiencias previas que las o los estudiantes tienen.

Debido a razones de tiempo, en lugar de someter el helado derretido al sol y esperar días; la actividad propone calentar el helado a fuego. Esto se puede realizar con un mechero bunsen, trípode, y un vaso precipitado PYREX® o bien, puede calentar el helado en la cocina utilizando una olla. Utilice solo materiales aptos para calentar, y no permita que sus estudiantes jueguen alrededor del fuego. Advierta los riesgos implícitos en este tipo de actividad. El procedimiento y preguntas de esta experiencia son:

Actividad 2. Experimento: ¿Qué le ocurre al helado líquido si lo calentamos?

Procedimiento:1. Responde: ¿Qué le ocurre al helado ya derretido, si lo calentamos?2. Vierte el contenido del helado derretido de la experiencia 1 en un vaso precipitado

grande, o en el recipiente que vayas a utilizar para calentar. Recuerda que no debes utilizar un recipiente de vidrio que sea PYREX® o de plástico.

3. Arma tu equipo para calentar; ubicando el mechero bajo el trípode y el vaso precipitado sobre el trípode. Asegúrate que el equipo esté en un lugar seguro.

4. Copia la siguiente tabla en tu cuaderno de ciencias:

1212



Tiempo Temperatura en °C Observaciones

0 segundo

30 segundos

1 minuto

2 minutos

3 minutos

5 minutos

8 minutos

10 minutos

15 minutos

5. Inserta el termómetro dentro de vaso de precipitado y registra la temperatura que indica.6. Cada integrante de tu grupo deberá tener una tarea. Por ejemplo, habrá alguien

encargado de medir la temperatura, él o ella deberá estar a cargo también del termómetro, otra persona deberá registrar el tiempo y trabajar con el cronómetro. Finalmente, otro u otra integrante deberá realizar las observaciones. Asegúrate que cada uno de los y las integrantes sepan hacer estas tareas. Practiquen antes de comenzar el experimento.

7. Enciende el mechero (o la cocina) para comenzar el experimento, recuerdo que deberán registrar la temperatura y observaciones del helado en los tiempos indicados en la tabla.

8. ¿Qué ocurrió al cabo 15 minutos? ¿Qué es lo que queda en el vaso?

No es necesario utilizar todo el helado derretido, puede usar aproximadamente la mitad de este. Asegúrese que cada grupo de estudiantes sabe cómo montar el equipo para calentar, si es que están utilizando mechero. Recomendamos realizar un diagrama en la pizarra que indique la forma correcta y explicarlo antes de distribuir los materiales. Así mismo, asegúrese que cada miembro del grupo tenga una tarea clara que hacer durante el experimento. Una o un integrante estará a cargo del cronómetro, otro u otra de realizar las observaciones, y finalmente, otro u otra integrante registrará la temperatura. La tabla que propone la guía puede ser mejorada, si así las o los estudiantes lo proponen.

Es esperable que el helado haya cambiado de consistencia, o haya, al menos, disminuido el volumen al cabo de 15 minutos en el fuego. Es posible, que sus estudiantes hayan podido observar vapor. Pregunte a qué podría corresponder este vapor y acepte todas las respuestas.

1313


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoAntes de continuar con la guía de actividades, asegúrese que todos los grupos han apagado el mechero (o cocina) de la forma que corresponde. Advierta que no deben tomar el recipiente con las manos a menos que cuenten con un guante de seguridad. Pídales que esperen algunos minutos para tomar el recipiente.

La experiencia cuenta con explicaciones que pretenden guiar el aprendizaje de las y los estudiantes, y guiar las observaciones realizadas para concluir que lo que ha cambiado es un componente del helado: el agua. Es el agua que ha cambiado de estado; primero se derritió (en la experiencia anterior) y ahora se evaporó y es por ello, que la apariencia del helado ha cambiado.

Luego, conceptualiza la ebullición como cambio de estado y reflexiona en la cantidad de energía que entregó el fuego para que el agua cambiara de estado. Por lo tanto, enfatiza la idea que los estados de la materia tienen estados de energía, siendo el estado gaseoso el que tiene más energía; pues las partículas al interior pueden separarse y moverse.

La tercera experiencia tiene por objetivo reflexionar algo más acerca de estos dos cambios de estados. Las y los estudiantes deberán buscar ejemplos de fusión y evaporación, y luego completar un diagrama. Puede utilizar esta parte de la actividad como aplicación de los conceptos revisados. Las preguntas son las siguientes:

Actividad 3. Experimento: ¿Dónde hemos evidenciado fusión y ebullición?

1. ¿Has visto otros materiales que se derritan? ¿Cuáles? Escribe tres ejemplos de cosas que has evidenciado que cambian de estado de sólido a líquido.

2. ¿Has visto otros materiales que se evaporen? ¿Cuáles? Escribe tres ejemplos de cosas que has evidenciado que cambian de estado líquido a gas.

3. Completa el siguiente diagrama

Fusión

Gas

Para comenzar esta discusión, puede pedirle a cada grupo que propongan tres o cuatro ejemplos, y luego cada grupo puede exponerlos al curso. Motive a las y los estudiantes a que propongan ejemplos diferentes y a que expliquen sus razones.

Para completar el diagrama, deben saber que el cambio de estado, fusión, implica el cambio de sólido a un líquido. Esta respuesta los guiará a completar con el nombre del cambio de estado de líquido a gas, evaporación.

Las y los estudiantes han observado que los estados cambian, conociendo la fusión y la evaporación. A continuación, se les pide reflexionar en torno a la idea de quitar energía en vez de agregarla, con el fin de identificar los cambios de estados inversos.

Puede introducir un poco de agua dentro del congelador para observar la solidificación, y puede reflexionar acerca de la condensación a partir de las gotas de agua que se observan al interior de una ventana, en una fría mañana de invierno. Motive a sus estudiantes a observar este tipo de cambios en su vida. Algunos otros ejemplos son: hielo sobre el parabrisas del auto en invierno, congelamiento del agua al interior de las cañerías, o cuando se endurece la esperma de vela derretida. Algunos ejemplos de condensación son: las gotas que se forman sobre una botella que contiene un líquido muy helado, como aquellas gotas de agua sobre una botella de bebida helada; las gotas de agua que se forman en el espejo del baño luego de una ducha o baño con agua caliente.

Para finalizar, la guía se propone una actividad de aplicación en la que las y los estudiantes deberán identificar los cambios de estado que ocurren en el ciclo del agua. Para ello, se presenta una imagen que ilustra el ciclo del agua, las y los estudiantes deberán identificar en qué lugar ocurre cada cambio de estado. También, puede utilizar esta actividad como evaluación de estos contenidos.

GUÍA 3: EL AGUA CAMBIANDO DE ESTADO

En esta guía de actividades las y los estudiantes realizarán mediciones con instrumentos, tales como un termómetro y cronómetro; registrarán estas observaciones, y luego analizarán los datos para formular conclusiones y nuevas preguntas a partir de lo que observan. Estas experiencias les entregarán nueva información acerca del comportamiento de los cambios de estado, en específico su relación con la energía.

El primer objetivo de la guía es obtener datos de la temperatura de un material al ser calentado. En concreto, las y los estudiantes calentarán un poco de agua y medirán su temperatura a intervalos definidos de tiempo hasta que esta alcance el punto de ebullición.

El agua resulta especialmente interesante para analizar estos fenómenos de cambios de estado porque se encuentra en la naturaleza en los tres estados de la materia. Por lo tanto, se puede manipular la temperatura para poder observar y analizar cómo cambia de estado

físico. Las y los estudiantes comenzarán con un trozo o cubo de hielo, el cual deben calentar hasta ebullición, registrando la temperatura y realizando observaciones a intervalos definidos de tiempo. Como resultado, las y los estudiantes obtendrán una tabla que indica cómo cambia el agua sólida hasta convertirse en vapor, los cambios de temperatura que ocurrieron, y todas las observaciones que les parezcan importantes durante este proceso. A partir de la tabla de datos, realizarán un grafico que ilustra cómo varia la temperatura mientras el agua cambia de estado.

Ayude a los alumnos y alumnas a analizar la curva de tiempo versus temperatura, al calentar un poco de agua. Esta curva indica tres etapas: fusión del hielo, aumento de temperatura del agua líquida, y evaporación del agua. Como hemos discutido antes, las partículas al interior de la materia tienen energía que caracteriza cada estado físico; así, las partículas en estado sólido tiene menos energía que en estado líquido, y estas menos que en estado gaseoso. Por lo tanto, las partículas en estado gaseoso se mueven y usan el espacio. Cuando las partículas reciben energía, esta energía se manifiesta en un aumento de temperatura; una indicador de la energía de las partículas es la temperatura.

Al entregar energía a un cubo de hielo, es esperable que el hielo se derrita, sin embargo, al registrar la temperatura de este proceso, se observa que esta no aumenta a pesar de que está sobre el mechero. Esto ocurre porque la energía que se está entregando está siendo utilizada por las partículas para cambiar de estado y no para aumentar la temperatura del sistema. Una vez que el hielo se derrite por completo, y se le siga entregando energía, la temperatura aumentará visiblemente. En el gráfico de temperatura versus tiempo, se observa una pendiente que indica que la temperatura aumenta bruscamente. En este caso, el agua está ganando energía y no cambiando de estado; la energía que se le entrega se usa en aumentar la temperatura. Finalmente, cuando el agua adquiere suficiente energía cambia a vapor (o se evapora), nuevamente, la energía que se le entrega es usada en cambiar de estado (a gas) y no en aumentar la temperatura. Por lo tanto, en el gráfico se observará que la temperatura permanece constante en el tiempo. Estas tres etapas serán registrada y posteriormente analizadas por sus estudiantes.

La primera actividad experimental está dividida en tres partes, de modo que las y los estudiantes tendrán las observaciones respectivas a cada estado físico del agua a medida que se calienta. Motívelos a que sigan las instrucciones planteadas en esta guía, a que definan qué funciones cumplirán durante el trabajo de laboratorio, y a registrar preguntas y observaciones en el cuaderno de ciencias.

Para calentar el agua se propone el uso de un mechero, con trípode y rejilla para ubicar el vaso precipitado, que contendrá el hielo y luego el agua líquida. También puede utilizar cocinillas de camping, que además suelen tener los soportes para el receptáculo, o simplemente utilizar una cocina a gas y una olla adecuada para calentar agua. Como siempre, utilice solo recipientes aptos para calentar. Si debe remplazar el uso de vasos precipitados, hágalo utilizando materiales resistentes al calor. Si se utiliza un virio común podría dar origen a accidentes debido a que los cambios de temperatura hacen que se

quiebren o incluso

estallen. Refuerce las actitudes responsables cuando se trabaja con material combustible, fuego, y material a alta temperatura.

Como instrumento de medición se propone el uso de un termómetro de laboratorio. Estos termómetros tienen la ventaja de ser fáciles de conseguir y de bajo costo. Las alumnas y alumnos deberán registrar la temperatura del agua a intervalos regulares de tiempo.

Comente y discuta sobre la importancia de la precisión en la toma de datos. Cada vez que se tomen datos se debe hacer de la misma manera para que estos tengan una mayor validez. Así, si un grupo decide agitar el vaso con agua antes de medir, debe agitarlo cada vez que hagan una medición; que el o la estudiante que mira el termómetro observe siempre de la misma forma y en el mismo ángulo el termómetro, etc.

La actividad es la siguiente:

Actividad 1. Experimento: Obtención de datos reales

¿Qué tanto tiene que aumentar o disminuir la temperatura para que una sustancia cambie de estado? En realidad, esto dependerá de la sustancia. Observa un caso particular: el agua.

Materiales: 1 vaso precipitado de 250mL (o una olla pequeña). 3 o 4 hielos. 150 mL de agua de la llave. 1 termómetro de laboratorio. 1 mechero de gas (o una cocinilla de camping) y trípode. Cronómetro.

Procedimientos: Parte 1, la fusión1. Contesta las siguientes preguntas: ¿En qué estado se encuentra el hielo? ¿A qué

temperatura piensas que se encuentra el hielo? ¿Qué piensas que sucederá con la temperatura del hielo si lo calentamos?

2. Toma los hielos que has recibido en tu grupo y trata de molerlos un poco. Puedes utilizar un paño para envolverlos y golpearlos con algo duro.

3. Ubica el hielo molido en el vaso precipitado y agrega el agua. Revuelve la mezcla de hielo y agua unos momentos para que adquiera una temperatura uniforme. Usando el termómetro, registra la temperatura; este valor corresponderá a la temperatura inicial.

4. Arma el equipo para calentar y asegúrate que esté un lugar adecuado.5. Ubica la mezcla de hielo y agua sobre la llama del mechero. A continuación tomarán

medidas de la temperatura de la mezcla con el termómetro cada 30 segundos, procurando revolver suavemente antes de cada medición.

6. Para trabajar fácilmente, designen personas encargadas de diferentes funciones en el grupo.

7. Has una tabla de datos como la siguiente para anotar los tiempos y las temperaturas.Agrega tantas mediciones como sean necesarias hacia abajo.

Tiempo (min:seg) Temperatura (°C) Observaciones0:0

0:30

1:00

1:30

8. Recuerda anotar en qué tiempo comienza a derretirse el hielo y en qué tiempo ya se ha derretido todo el hielo.

La primera parte de esta actividad culmina cuando todo el hielo se ha derretido y no queda ningún trozo de éste. Asegúrese que todos sus estudiantes completen esta parte y continúen a la segunda sin problemas. Recuerde que no deben parar de calentar el vaso o recipiente con agua. La segunda parte es como sigue:

Parte 2, el agua líquida

1. Una vez que se ha derretido todo el hielo, continúa haciendo mediciones junto a tu grupo pero esta vez una medición cada 2 minutos. Puedes utilizar la mima tabla elaborada anteriormente pero ten en cuenta el tiempo que indica el cronómetro. Mientras avanza el tiempo, responde ¿Cómo sé cuando el agua líquido esta hirviendo?

2. Nunca pierdan de vista las observaciones del agua, cualquier cosa que suceda puede ser importante. En este caso también hay dos momentos importantes: el tiempo en que se vean las primeras burbujas y el tiempo en que comience a hervir el agua.

La parte 2 de la experiencia termina cuando el agua comienza a hervir, asegúrese que las y los estudiantes continúan la experiencia de la forma que corresponde. Revise las tablas de datos para identificar errores y corregirlos a tiempo. La parte 3 postula lo siguiente:

Parte 3, la ebullición

1. Cuando el agua comienza a hervir es el momento que se conoce en el mundo de la ciencia, como alcanzar la ebullición.

2. Una vez que se alcance la ebullición en nuestro líquido, anota la temperatura cada 30segundos nuevamente, durante un lapso de 3 minutos. Esto significa que deben medir la temperatura 6 veces más después de que se alcance la ebullición. Luego de esto apaguen

el mechero y dejen enfriar el sistema.


Las y los estudiantes deben dejar que el agua hierva por algunos minutos, de manera que puedan evidenciar que la temperatura permanece constante durante este lapso. Cuatro a cinco minutos deberían ser suficientes para evidenciar este hecho. Asegúrese que las y los estudiantes terminan la experiencia cuando deben hacerlo, y que apagan correctamente el mechero (o cocinilla) al término de esta.

Una vez finalizada la toma de datos, proponga una discusión en torno a los resultados obtenidos.

Una vez que los y las estudiantes ya no propongan nuevas ideas a la discusión, introduzca la siguiente actividad.

Actividad 2: Graficando los resultados

Procedimiento:1. El primer paso para hacer el gráfico es decidir cuál es la variable independiente y cuál la

dependiente. ¿Cuáles son en este caso la variable independiente y la variable dependiente?

2. Dibuja los ejes de tu gráfico y anota los nombres de las variables. En el eje horizontal va la variable independiente y el eje vertical la dependiente. Elige una escala tal que puedas ubicar todos los datos de tu tabla.

3. Ahora ubica tus datos en el gráfico.4. Finalmente, dibuja a mano alzada una línea que indique la tendencia de tus puntos. Esto

significa que la línea no debe pasar necesariamente por todos los puntos, sino que debe ser fluida, aunque solo pase cerca de los puntos.

5. Ya tienes un gráfico que representa los datos que has obtenido en esta experiencia. ¿Quéte llama la atención de este gráfico?

Supervise en todo momento la construcción del gráfico, puede que los estudiantes tengan dificultades en ubicar los ejes y elegir la escala apropiada. La etapa de definición de la escala puede resultar confusa para algunos grupos. Si usted lo desea puede darles la escala más apropiada para graficar los datos obtenidos en la experiencia.

Una vez que tengan listos los gráficos, pídales que comparen sus resultados y vean similitudes y diferencias entre los diferentes grupos. Refuerce siempre que no existen datos malos, sino que la diferencia puede incluso ser útil para la actividad científica. Puede plantear preguntas como ¿A qué piensan que se deben las diferencias? ¿Podrían ser todos los gráficos iguales?

Con el gráfico se harán evidentes los diferentes comportamientos del agua a diferentes temperaturas y en diferentes procesos. Pida que observen sus gráficos y encuentren comportamientos que les resulten interesantes y busquen explicaciones a ellos. Introduzca la siguiente actividad, esta los guiará en el análisis de los datos. Es importante mencionar que

LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º Básicoeste análisis debe ser hecho en los gráficos que construyeron los estudiantes, y no en un gráfico “modelo”.

Actividad 3: Análisis de gráfico

Procedimiento:1. Observa con detención el gráfico. ¿Qué observas? ¿Cómo es la curva del gráfico? ¿Cuántas

partes puedes identificar?2. Seguramente ya has notado que el gráfico confeccionado por tu grupo tiene ciertos

comportamientos que nos parecen distintos entre sí. Vamos por parte:

Parte 1, Meseta baja1. Primero observemos la primera sección que parece

más o menos plana en el gráfico.

2. Discute con tu grupo en torno a las siguientes preguntas y anota sus conclusiones en tu cuaderno. a. ¿Qué esperas que suceda con un material que se

pone al fuego?b. Al observar el gráfico ¿Qué sucede con la

temperatura de la mezcla agua hielo al ponerla al fuego?

c. ¿Qué observaciones relevantes hiciste duranteeste periodo?

d. ¿Cómo explicarías este comportamiento?

Parte 2, el ascenso

1. Luego de un tiempo al fuego, el agua cambia de apariencia; revisa tus observaciones en la tabla. Este cambio se ve reflejado en nuestro gráfico como un cambio de la dirección que toma la línea.

2. En este caso vemos como la línea de temperatura empieza a ascender hasta convertirse en una rampa empinada hacia arriba.

3. Una vez que hayan identificado la zona en su gráfico, discutan en torno a las siguientes preguntas y anoten sus conclusiones en el cuaderno de ciencias.a. ¿Qué sucede con la temperatura del agua en esta zona?b. ¿Por qué se produce este cambio en la temperatura?c. ¿Qué observaciones relevantes hiciste durante este periodo?

2020



Parte 3, Meseta Alta

1. Para finalizar esta experiencia, analicemos la tercera parte del grafico; donde hay otro cambio de comportamiento. Esta vez, la curva de nuestro gráfico deja de subir y vuelve a convertirse en una línea recta.

2. Para terminar esta actividad, responde junto a tu grupo las siguientes preguntas.a. ¿Qué sucede con la temperatura del agua en

este periodo?b. ¿Qué observaciones coinciden con este comportamiento?c. ¿Cómo explicarías este fenómeno?

En la primera parte se pide un análisis de la zona en que la curva del gráfico que permanece horizontal. Como revisamos anteriormente, en esta parte se ilustra el proceso en que el agua está cambiando de estado, por lo tanto, la energía se ocupa en el cambio de estado y no en aumentar la temperatura. Fomente una discusión respecto a que al calentar un material este debería aumentar su temperatura pero esta mezcla de no lo hace. Enfatice la idea de que en esta etapa hay hielo y agua líquida, y luego, sólo agua líquida.

Puede ocurrir que algunos grupos no tengan una curva completamente horizontal. En este caso pida que pongan atención simplemente a la diferencia en la pendiente de la curva.

En la segunda parte del análisis se pide poner atención a la zona de la curva donde se empina. En esta zona solamente se tiene agua líquida, por lo que la energía que se entrega al agua va aumentando su temperatura. Fomente la discusión respecto a qué está ocurriendo durante este periodo y cómo hace el agua para retener la energía. Puede aprovechar de repasar las ideas vistas en las guías anteriores respecto a la energía que albergan las partículas de agua al moverse más o menos rápido. Además, puede siempre recurrir a cómo se ve el sistema, ¿Hay hielo? ¿Hay agua líquida? ¿Cómo se ve el sistema que estamos calentando? Y finalmente ¿cuándo cambia la apariencia de este?

Hacia el final de la curva ascendente, se puede comenzar a ver cómo se evapora el agua. Esto quiere decir que ya el agua tiene una energía suficiente para estar cerca a la evaporación y con la energía que se sigue incorporando alcanza para que las partículas salgan del agua líquida y pasen a ser agua gas.

Por último, en la tercera parte del análisis es sobre la última zona de la curva donde esta vuelve a ser horizontal. Esto quiere decir que la temperatura del agua alcanza una temperatura constante. Incluso, podríamos esperar a que se evapore toda el agua y nunca subirá más su temperatura. Es esperable que las observaciones de los y las estudiantes hagan coincidir este periodo con ver “hervir el agua”.

2121


LOS ESTADOS DE LA MATERIACiencias Naturales 6º BásicoDesarrolle una discusión en torno a qué entienden por “hervor” y cómo lo identifican. Una de las observaciones de este fenómeno es que se forman “burbujas” en el agua que suben con mucha fuerza. Esto ocurre porque al alcanzar este punto el agua se convierte al estado gaseoso desde cualquier punto de líquido, mientras que la evaporación ocurre solo en la superficie del agua. La temperatura a la cual hierve el agua es conocida como “punto de ebullición”, siendo este término, ebullición, el modo científico de referirse al hervor.

Para terminar la unidad, motive a sus estudiantes a formular frases que muestren el aprendizaje que han adquirido hasta el momento. Puede pedirles a cada grupo que escriban3 o 4 frases respecto a estados de la materia y cambios de estados, y luego que la compartan1 o 2 con el resto del grupo. A continuación, escriba estos aprendizajes en la pizarra para cerrar esta unidad.

6to_docente_estados_materia.doc

Documents