La segunda entrada de hoy la quiero dedicar al grandísimo período de tiempo que le hemos dedicado Alejandro Arévalo, un compañero de clase, y yo, Jesús, a realizar la otra de las simulaciones que nos ha propuesto nuestro profesor Javier acerca de las propiedades de los gases o "Gas properties". Al igual que la anterior, que la publiqué hace unos días, veréis una entrada bastante extensa, pero con mucho contenido, que ambos alumnos hemos aprendido durante las clases de TIC y CC. Experimentales. Espero que os guste el resultado!
SIMULACIÓN
PROPIEDADES DE LOS GASES
1. Diseña varios experimentos de modo que puedas averiguar
todas las variables que afectan a la presión y cómo se relacionan, haciendo una
tabla para cada experimento como la siguiente para mostrar tus resultados:
2.
¿Cómo la temperatura de los gases afecta al movimiento de sus moléculas?
Justifica tu respuesta a partir de los resultados de simulaciones realizadas.
Aporta pantallazo de la simulación que justifique tus resultados.
Tras realizar este experimento y sirviéndonos de los dos
pantallazos anteriores, al iniciar el mismo con una temperatura relativamente
estándar (300K), las partículas del gas llevan una velocidad X. Sin embargo, al
aplicarle una cantidad de calor suficientemente alta (725K), la velocidad de
las partículas aumenta considerablemente. De ello se deduce que cuanta más
temperatura tenga el gas, más rápido irán sus moléculas, y cuanta menos
temperatura tengan, irán más despacio.
• 3. Investiga cómo varía la presión si el volumen en el
que se encuentran determinadas moléculas de gas disminuye. Explica y justifica
tu respuesta aportando evidencias de la simulación donde pruebes tu respuesta
(pantallazos):
• A) La presión aumenta porque hay más colisiones de
moléculas.
• B) La presión disminuye porque hay menos volumen para que
se muevan las partículas y por tanto hay menos colisiones.
• C) La presión no se ve afectada, porque la presión solo
está relacionada con la velocidad de las moléculas.
La afirmación correcta de las tres que se proponen es la A,
que aumenta la presión al haber más colisiones de partículas. Lo comprobamos
con las siguientes capturas de pantalla:
Con el gas ligero, al reducir el volumen, la presión
aumenta muy considerablemente, pasando de 1’43 atm a 4,93 atm (casi el
cuádruplo). Volvemos a demostrarlo con el gas pesado:
Sucede exactamente lo mismo. En este caso, igualmente casi
se cuadruplica la presión ejercida por las partículas del gas pesado. Por
tanto, la afirmación correcta y, de hecho, la única posible, es la A:
La presión aumenta porque hay más choques entre las partículas.
• 4. Compara la velocidad de las moléculas
pesadas y ligeras cuando ambas están a la misma temperatura ¿Son iguales o
diferentes estas velocidades? Explica y justifica tu respuesta con pantallazos
de las simulaciones que hayas realizado.
Manteniendo la
temperatura como parámetro constante, se conserva la misma, pero con partículas
de tipo ligero, la presión es mayor, a causa de producir mayores colisiones
entre partículas. Se puede concluir añadiendo, que la velocidad de las
partículas ligeras es mayor, y esto produce una mayor presión a causa de la
producción de un mayor número de choques entre las mismas partículas indicadas
(partículas tipo ligero).
•5. Marca con una X las variables que
afectan a la presión en los gases. Justifica tu respuesta a partir de los
resultados con simulaciones y aporta pantallazos:
Temperatura (X)
La presión de los gases afecta a la temperatura y viceversa (hipótesis)
En la captura de
pantalla anterior se ofrece un supuesto en la que la presión y la temperatura
serán menores a los dos siguientes, pues en ellos se va a aumentar la presión
con respecto al pantallazo anterior, y, por lo tanto, también la temperatura.
De esta forma comprobamos nuestra hipótesis, al comparar el anterior supuesto con
los 2 siguientes:
Número de
partículas (X), el número de partículas aumenta la presión:
En el segundo experimento
se ofrece una situación que al compararla con una situación con mayor número de
partículas, se produce un aumento de presión. En el experimento se mantienen
todas las variables iguales menos el número de partículas, que se debe
establecer en un volumen predeterminado.
En esta última comprobación
la presión del barómetro es mayor al anterior pantallazo.
Volumen (X),
el volumen de las situaciones en las que se produce el experimento incide en la
presión, ya que a mayor volumen del recipiente que contiene las partículas,
baja la presión. Por lo tanto se puede decir que son inversamente
proporcionales.
Comparando los dos
pantallazos, se observa que al aumentar el volumen, disminuye la presión del
barómetro (aparato para medir la presión).
Masa de las
partículas (X). La masa de las partículas produce una presión muy
parecida, pero las más pesadas producen una presión un poco mayor.
Se puede observar que
la presión es igual, ya que fluctúa en torno a 0,33 atmósferas.
Con partículas ligeras
la presión es un poco menor, pero fluctúa en torno a una cifra muy similar, es
decir, 0,30 atmósferas.
Reflexiona
• 6. ¿Podrías haber respondido a las preguntas
anteriores sobre los gases y sus propiedades solo trabajando mediante libros de
texto o experimentos manipulativos en el aula-laboratorio?
De forma muy
complicada y siendo un experto o entendido en la materia creemos que se puede
llegar a estas conclusiones a edades tempranas. A edades más avanzadas sí se
pueden deducir ciertos comportamientos de los experimentos de forma analítica
con las fórmulas correspondientes. No obstante, esto necesita de conocimientos
analíticos en cierta manera avanzados. Por otra parte, si se aplican leyes
químicas o físicas sin comprobarlas en el laboratorio (Leyes de Gay-Lussac o de
Boyle), resultaría algo más complicado de entender. Con estas simulaciones se
pueden comprobar más dinámicamente.
• 7. A partir de las preguntas anteriores,
¿puedes justificar el interés didáctico de la simulación “gas properties” de la
Universidad de Colorado?
El interés didáctico
mediante estos experimentos con simulaciones es tremendamente aplicable a un
aula con elementos TIC correspondientes.
La experimentación
conlleva un “aprender haciendo”, que conlleva una consecución de las
competencias clave muy adecuada, ya que una competencia se puede definir como
un “saber hacer”. Hoy en día, se debe hacer más hincapié en dos competencias
clave: la competencia digital y la de “aprender a aprender”. Es necesario
fomentar la evolución de dichas competencias, y un claro ejemplo para ello son
las simulaciones ejecutadas en clase, como la de “Gas Properties”.
Como habéis comprobado, la entrada es extensísima, pero estoy haciendo referencia a mi propio archivo de trabajo, que cuenta con una longitud de 14 páginas. Espero que os haya gustado mi trabajazo, que me ha llevado sus horas!
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