Este bloque se centra en el análisis del modelo cinético de partículas, para que los alumnos describan y expliquen algunas características y procesos físicos de la materia que son observables a simple vista. Esta perspectiva contribuye a la construcción de representaciones en los alumnos, de manera que tengan bases para comprender la naturaleza discontinua de la materia y sus interacciones.
Se propone la revisión histórica de las diferentes ideas acerca de la estructura de la materia hasta la construcción del modelo cinético de partículas; con ello, los alumnos podrán identificar su funcionalidad y limitaciones, además de reflexionar en torno a la evolución de las ideas en la ciencia.
En el modelo cinético de partículas se consideran características básicas (partículas indivisibles con movimiento continuo en el vacío) para
1. interpretar algunas propiedades de la materia, como la masa, el volumen, la densidad, los estados físicos y la temperatura,
2. así como interacciones relacionadas con la presión, procesos térmicos y el cambio de estado físico;
Por último, se vinculan los procesos térmicos con la energía, en función de su transformación, transferencia y conservación, lo que da pie a la reflexión acerca del aprovechamiento e implicaciones de ésta. En este bloque, las actividades experimentales constituyen un recurso para que los alumnos expliciten sus ideas, las prueben y las relacionen con el modelo.
1. Models in Science (What are scientific models used for?)
1. Características e importancia de los modelos en la ciencia.
Aprendizaje esperado:
Identifica las características de los modelos y los reconoce como una parte fundamental del conocimiento científico y tecnológico, que permiten describir, explicar o predecir el comportamiento del fenómeno estudiado.
WHAT IS A MODEL?
1. A small object, usually built to scale, that represents in detail another, often larger object.
2. a. A preliminary work or construction that serves as a plan from which a final product is to be made: a clay model ready for casting.
b. Such a work or construction used in testing or perfecting a final product: a test model of a solar-powered vehicle.
3. A schematic description of a system, theory, or phenomenon that accounts for its known or inferred properties and may be used for further study of its characteristics: a model of generative grammar; a model of an atom; an economic model.
4. A style or design of an item: My car is last year's model.
5. One serving as an example to be imitated or compared: a model of decorum. See Synonyms at ideal.
6. One that serves as the subject for an artist, especially a person employed to pose for a painter, sculptor, or photographer.
7. A person employed to display merchandise, such as clothing or cosmetics.
8. Zoology An animal whose appearance is copied by a mimic.
Models are useful to
Describe characteristics (by relating concepts),
Explain behavior (by drawing graph) and
predict changes in future (by applying a formula) in objects or phenomena subject of study.
2. IDEAS OF MATTER (What is matter made of?)
2. Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y discontinua de la materia:
Aprendizaje esperado: Reconoce el carácter inacabado de la ciencia a partir de las explicaciones acerca de la estructura de la materia, surgidas en la historia, hasta la construcción del modelo cinético de partículas.
Demócrito, Aristóteles y Newton; aportaciones de Clausius, Maxwell y Boltzmann
Democritus (Greek era):
"Any substance could be subdivided until an indivisible atomos was reached"
The idea was not tested and was later forgotten.
"by convention bitter, by convention sweet, but in reality atoms and void"
Aristotle:
350 BC Ancient Greece: Aristotle
Aristóteles (384-322 a. C.) creía que todo lo que existía en el universo tenía un orden: “hay un lugar para cada cosa, y cada cosa en su lugar”. Para este filósofo en el mundo celeste, de los astros, solamente existía un elemento, el éter, perfecto e inmutable.
En el otro mundo, llamado sublunar, correspondiente a la superficie terrestre, todo estaba formado por mezclas imperfectas de los cuatro elementos tradicionales: tierra, agua, aire y fuego, los cuales, según otros filósofos griegos, eran combinaciones de cuatro principios fundamentales: lo frío y lo caliente, lo seco y lo húmedo, de tal manera que:
- El elemento tierra es frío y seco. Su contrario, el aire, es húmedo y caliente.
- El agua es fría y húmeda; su contrario, el fuego, es seco y caliente.
Issac Newton:
1665 England: Newton formulated laws of motion.
Matter was composed of various combinations of different "corpuscules" or atoms
Newton (1642 – 1727), en su obra titulada Óptica, explica que los objetos luminosos emiten partículas o corpúsculos luminosos, ya que la luz viaja en línea recta, como lo demuestra el hecho de que un objeto iluminado produce sombras. Señalaba que un rayo estaba formado por un chorro de átomos, de cuya naturaleza dependía el color. Supuso que la materia debía estar formada por partículas sólidas, duras, impenetrables y móviles con determinadas figuras y tamaños.
Por otra parte, la explicación del vacío, es decir de espacio en el que no hay materia, fue aceptada por algunos científicos que diseñaron experimentos para probarlo, en tanto que otros rechazaban la idea. Para Newton, era evidente que el universo estaba constituido por unos inmensos espacios vacíos entre los cuerpos celestes.
Clausius, Maxwell y Boltzmann:
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1. El uso de modelos de los estados de agregación del agua son un ejemplo de la importancia que éstos tienen en el desarrollo del conocimiento científico porque:
A) Son representaciones que implican leyes, que permiten realizar explicaciones y predicciones acerca de los objetos o procesos.
B) Son representaciones y explicaciones exactas de la realidad.
C) Permiten explicar sencillamente los fenómenos sin el uso de fundamentos científicos.
D) Sólo sirven para presentar dibujos o esquemas sin necesidad de recurrir a leyes o teorías.
2. ¿La ley de Gravitación Universal de Newton es un modelo? Explica
3. ¿Consideras que los científicos pueden utilizar modelos distintos para explicar el mismo fenómeno?
4. Da algunos ejemplos de modelos para explicar fenómenos biológicos o de otras áreas distintas a la Física.
5. La materia, ¿está hecha por pedacitos o es continua?
6. ¿Cómo se emplean los modelos para comprender las propiedades de la materia?
7. ¿Cómo consideraban los griegos que estaba formada la materia? ¿Por qué consideras que estas ideas perduraron durante años?
8. ¿Qué pensaba Aristóteles sobre la estructura de la materia?
9. ¿Qué pensaba Isaac Newton sobre la estructura de la materia?
10. A través del desarrollo de la ciencia y la tecnología el hombre realiza representaciones para describir los sistemas físicos o fenómenos naturales, a los que denomina:
A) Inferencias B) Hipótesis C) Tesis D) Modelos
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