El que adquiere sabiduria ama la vida...♥ -Rey Salomon.
lunes, 25 de abril de 2016
El trabajo científico
No existe una metodología única para desarrollar un proceso científico. Cada
áreas del conocimiento tiene sus propios métodos, sus propias estrategias y
enfrenta los problemas de su área desde distintos ángulos; sin embargo todas
se rigen por unos principios comunes. En el caso de las ciencias experimentales
como la química, la biología y la física se emplea el método científico,
el cual tiene las siguientes etapas:
• Observación de fenómenos.
• Formulación de preguntas.
• Revisión de trabajos previos.
• Formulación de hipótesis.
• Comprobación experimental
de la hipótesis.
• Control de variables.
• Planteamiento y divulgación
de las conclusiones.
• Elaboración de leyes.
La química y otras ciencias
La Química se encuentra en todo lo que nos rodea, su avance ha permitido
mejorar la calidad de vida de los seres humanos. Para cumplir con sus objetivos
al estudiar y generar nuevo conocimiento sobre la naturaleza de la materia, la
Química trabaja en conjunto o se apoya de otras ramas de la ciencia como la
Astronomía, Física, Matemática, Ciencias Sociales, Biología, Medicina, etc.
Química, Física y Astronomía: La química se ha fusionado con la física y la astronomía para formar una nueva
ciencia: la astro química. Esta rama estudia la composición y estructura de
los materiales interestelares, cometas, asteroides, nebulosas, planetas y otros
elementos que conforman el Universo.
Química y matemática:
Las matemáticas juegan un papel muy importante
dentro de la química, no solo por
las relaciones numéricas, sino también porque
muchos fenómenos pueden explicarse
mediante fórmulas matemáticas
Química y geología:
La química está estrechamente relacionada
con la geología, tal es así, que de esta relación
se formó una nueva ciencia la geoquímica.
Esta ciencia estudia la composición química
de la Tierra, la distribución y abundancia de
elementos químicos en minerales, rocas,
suelos, agua y atmósfera, por lo tanto apoya
a otras ramas de la geología como la cristalografía,
mineralogía, petrología, hidrología
y climatología
Química y biología Una de las relaciones más estrechas, la podemos encontrar entre la química
y la biología. Si consideramos que la biología es la ciencia que estudia a los
seres vivos, y a su vez, si tomamos en cuenta que una serie de reacciones
químicas sucesivas ocurren en el interior de cada ser vivo para mantener su
existencia, esta relación queda consolidada en una nueva rama de la ciencia:
la bioquímica.
Química y medicina:
Una de las interacciones de la química y la medicina se conoce como la química
clínica. La química también apoya a una rama de la medicina conocida como medicina
legal o química forense. Esta rama abarca análisis orgánicos e inorgánicos, toxicología,
investigación de incendios provocados, y serología. Cada método de
análisis utiliza técnicas e instrumentos especializados.
Redondeo de números
Aproximar un número consiste en sustituir su valor exacto por un número
próximo a él. Cuando el valor aproximado es mayor que el real, la aproximación
se llama por exceso y cuando es menor, por defecto. Las aproximaciones
pueden realizarse por redondeo o por truncamiento.
Redondear un número decimal es aproximarlo a la unidad más cercana de
un determinado orden. Si la cifra siguiente a la que tenemos que aproximar
es mayor o igual que 5, sumamos una unidad a la cifra que estamos redondeando.
Si es menor que 5, no cambia la cifra que queremos redondear.
Redondea los números 56,632 a las centésimas.
debemos fijarnos en la cifra de las milésimas:
a) 56,632 La cifra de las milésimas es 2
Como 2 < 5, no cambia la cifra de las centésimas.
El número aproximado es 56,63.
La notación científica
Como resultado de cálculos científicos, a veces aparecen magnitudes físicas
que toman valores muy grandes o muy pequeños cuando se les compara
con la unidad patrón. Para expresar el valor numérico de dichas magnitudes
en las unidades que sirven de patrón, los científicos suelen emplear las cifras
significativas seguidas de una potencia de 10. Este tipo de expresión numérica se conoce con el nombre de notación científica.
Al escribir una cantidad según la notación científica se colocan las cifras significativas
en forma de una parte entera (comprendida entre 1 y 9) y otra
parte decimal, multiplicada por la correspondiente potencia de 10 con exponente
positivo (para los valores grandes) o con exponente negativo (para los
valores pequeños).
Cifras significativas
Cuando se realiza la lectura de una medida con un instrumento calibrado, la
incertidumbre afecta exclusivamente al dígito que está situado más a la derecha.
Al conjunto de dígitos con el que se expresa la medida, incluyendo el
dígito afectado por la incertidumbre, se le conoce como cifra significativa.
Por ejemplo, si se mide una masa m con un balanza que aprecie hasta los
decigramos y se obtiene un valor de 67,0 g, la expresión completa de la medida
sería m = (67,0 0,1) g, siendo el 6, el 7 y el 0 las cifras significativas, mientras
que la incertidumbre (0,1 g) vendría determinada por la división más
pequeña de la calibración del instrumento. Si se mide la misma masa con una
balanza que aprecie hasta los centigramos y se obtiene un valor de 67,05 g,
la expresión completa sería m = (67,05 0,001) g, siendo el 6, el 7, el 0 y el 5 las
cifras significativas. En este caso, la incertidumbre valdría 0,01 g (un centigramo),
la división más pequeña de esta balanza.
Reglas a tomar en cuenta para las cifras significativas:
1.Cualquier dígito diferente de cero es significativo. 2294.568 = 7 cifras significativas 2. Ceros entre dígitos distintos de cero son significativos.
8002.4 = 5 cifras significativas
3. Ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos.
0009463 = 4 cifras significativas
0.00396 = 3 cifras significativas
4. Si el número es mayor que (1), todos los ceros a la derecha del punto
decimal son significativos. 742.17 = 5 cifras significativas
900.00 = 5 cifras significativas
5. Si el número es menor que uno, se tomará en cuenta solo los ceros que
están al final del número y entre los dígitos distintos de cero son significativos.
0,060300 = 5 cifras significativas
6. Para los números que contengan puntos decimales, los ceros que se
arrastran pueden o no pueden ser significativos.
3,000 1, 2, 3, o 4 cifras significativas. Supondremos 4 en nuestros cálculos
0,0070 = 2 cifras significativas
3.000 = 4 cifras significativas
Temperatura y calor
La temperatura de un cuerpo se define como una magnitud que mide
la energía promedio de las moléculas que constituyen ese cuerpo. La
temperatura de un cuerpo es independiente de su masa porque solo depende
de la velocidad y la masa de cada una de sus moléculas. De otra parte, el
concepto de calor corresponde a la medida de la energía que se transfiere
de un cuerpo a otro debido a la diferencia de temperatura que existe
entre ellos.
Unidades de cantidad de calor
Siendo el calor una forma de energía que se transfiere de una sustancia a otra
en virtud de una diferencia de temperatura, se puede determinar la cantidad
de calor midiendo el cambio de temperatura de una masa conocida que
absorbe calor desde alguna fuente.
Según el SI, el calor se mide en julios, que es una unidad de energía. No
obstante, la caloría es una unidad más comúnmente empleada en todo el
mundo
Una caloría se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de un gramo de agua de 14,5° a 15,5°, equivale a 4,184 julios.
Frecuentemente se emplea un múltiplo de la caloría, denominado kilocaloría,
que equivale a 1 000 calorías.
¿Cómo se mide la temperatura?
El termómetro consta de un capilar terminado en un bulbo que contiene
un líquido que se dilata; está cubierto por un tubo externo que contiene la
escala numérica.
La mayoría de los materiales conocidos se expanden, es decir, experimentan
un aumento de volumen cuando su temperatura aumenta y se contraen
cuando esta disminuye.
El termómetro es un instrumento diseñado para medir
la temperatura valiéndose de la expansión y contracción de un líquido, que
generalmente es mercurio.
Escalas termométricas
Existen varias escalas de temperatura. Para definir una escala se establecen
arbitrariamente dos puntos de referencia que indican los extremos de la escala.
La distancia entre estos puntos se divide entre un número definido de partes
a las que se llama grados
Algunas de las escalas termométricas más utilizadas son:
Escala Celsius o centígrada (°C). Denominada así en honor a su inventor
Anders Celsius, esta escala emplea como puntos de referencia los puntos
de congelación y de ebullición del agua, asignando un valor de cero al primero
y de 100 al segundo. Debido a la asignación arbitraria del punto cero,
en esta escala son posibles las temperaturas negativas, correspondientes a
valores por debajo del punto de congelación del agua.
Escala Kelvin o absoluta (K). Con el fin de evitar el empleo de valores
negativos de temperatura, lord Kelvin sugirió emplear como punto de inicio
de la escala un valor conocido como cero absoluto, que corresponde a
una temperatura de 2273 °C, en la cual la energía cinética de las partículas
es ínfima, y por lo tanto se trata de la temperatura más baja que se puede
lograr. El tamaño de los grados en las escalas Kelvin y Celsius es el mismo,
lo cual facilita la conversión de valores entre una y otra.
Escala Fahrenheit (°F). Esta escala se emplea comúnmente en los Estados
Unidos y se diferencia de las anteriores en que al punto de congelación
del agua se le asigna un valor de 32 °F, y al de ebullición, 212 °F. Esto quiere
decir que la diferencia de temperatura entre los dos puntos de referencia
se compone de 180 partes o grados, en lugar de 100, como en las escalas
Celsius y Kelvin. De esta manera, el tamaño relativo de un grado centígrado
o Kelvin es mayor que el de un grado Fahrenheit.
Escala Rankine (°R). En esta escala el intervalo entre el punto de congelación
y de ebullición del agua es igual al intervalo que existe entre estos puntos
en la escala Fahrenheit. La diferencia está en que el punto de congelación
del agua se marca como 492 °R, y el punto de ebullición se señala como 672
°R. El cero absoluto de esta escala corresponde al cero absoluto Kelvin. La
escala Rankine es muy empleada en el campo de la ingeniería
Conversiones entre escalas de temperatura
Se muestran a continuación algunas fórmulas aritméticas que nos permiten
convertir temperatura de una escala a otra.
Se relacionan en primer lugar la escala centígrada y la Kelvin. Recuérdese que
el tamaño de un grado centígrado es el mismo que el de un Kelvin, por consiguiente,
para transformar grados centígrados a Kelvin basta con adicionar
273 al valor dado en centígrados. En forma general se escribe como:
K =°C + 273
o, para realizar el proceso contrario, se tiene:
°C = K - 273
En el caso de las escalas centígrada y Fahrenheit, la conversión es un poco
menos simple: 100 divisiones en °C equivalen a 180 divisiones en °F, o bien 5
divisiones en °C equivalen a 9 divisiones en °F (esto se consigue dividiendo
los dos números entre 20).
Debido a que el punto de congelación del agua es 32 °F, se debe hacer la
corrección necesaria adicionando 32° correspondientes a la diferencia que
existe entre las dos escalas. Es decir, la expresión final será:
°F = 9/5 °C+ 32
Para realizar la conversión contraria se utiliza la expresión siguiente:
°C= F -32 /1.8
EVALUACION
¿Qué es medir? ................................
¿Qué es una magnitud física? ...........................................
¿Qué tipos de magnitudes existen? .........................................................
¿Qué es magnitud fundamental? .....................................................
¿Qué es magnitud derivada? ............................................
¿Qué significa SI? ..................................
COMPLETE LA SIGUINETE TABLA:
Unidades del Sistema Internacional Básicas
Cantidad Fundamental
Nombre de la Unidad
Símbolo
Longitud
metro
.....
.........
kilogramo
kg
Tiempo
...........
s
...................
..............
A
Temperatura
.............
K
..................
mol
..............
Intensidad
...................
cd
Respuestas:
1) es comparar la magnitud física que se desea cuantificar con una cantidad patrón que se denomina unidad
2) aquellos rasgos de la naturaleza que pueden ser medidos
3) fundamentales y derivadas
4)son aquellas que no dependen de ninguna otra medida
5) son aquellas que se expresan como la relación entre dos o más magnitudes fundamentales
6)Sistema Internacional de Unidades
7)
Los químicos caracterizan los procesos e identifican las sustancias mediante
la estimación de ciertas propiedades particulares de estos. Para determinar
muchas de esas propiedades es necesario tomar mediciones físicas.
Medir es comparar la magnitud física que se desea cuantificar con una cantidad
patrón que se denomina unidad (figura 1). El resultado de una medición
indica el número de veces que la unidad está contenida en la magnitud
que se mide.
• Revisión de trabajos previos.
