Experimentos de Ciencia / Semana 3
Semana 3 de 6
Estados de la materia y materiales
La gran pregunta
¿Por qué algunas cosas se mantienen frías más tiempo que otras?
- Reto de aislamiento contra el derretimiento
- 45-60 minutos
Esta semana sigue el ciclo científico
PreguntaPredicePruebaObservaExplicaMejora
La idea principal
- La materia puede ser sólida, líquida o gaseosa.
- Que el hielo se derrita es un cambio de estado: agua sólida que se convierte en agua líquida.
- Los materiales tienen propiedades, y algunos frenan el calor mejor que otros.
Todo lo que te rodea es materia, y la materia normalmente viene en tres formas: sólida, líquida y gaseosa. El agua es especial porque puedes verla en las tres: el hielo es sólido, el agua es líquida y el vapor es gas. Cuando el hielo se derrite no está desapareciendo; está cambiando de sólido a líquido. Ese cambio ocurre porque el calor pasa al hielo desde el cuarto más cálido. Esta semana vas a intentar frenar eso. Los distintos materiales (papel aluminio, algodón, una toalla de papel) dejan pasar el calor a velocidades diferentes. A un material que frena el calor se le llama aislante, y tu trabajo es encontrar el mejor.
Palabras que debes conocer
- Sólido
- Materia que mantiene su propia forma, como un cubo de hielo.
- Líquido
- Materia que fluye y toma la forma de su recipiente, como el agua.
- Gas
- Materia que se expande hasta llenar su espacio, como el vapor o el aire.
- Cambio de estado
- Cuando la materia cambia de forma, como un sólido que se derrite y se vuelve líquido.
- Aislamiento
- Un material que frena el paso del calor de un lugar a otro.
- Calor
- Energía que pasa de las cosas más cálidas a las más frías.
Materiales
- 3 o más cubos de hielo del mismo tamaño
- Vasos o recipientes pequeños, uno por material
- Materiales para probar: papel aluminio, algodón o un calcetín, una toalla de papel, espuma o una bolsa de plástico
- Un plato o bandeja para recoger el agua derretida
- Un cronómetro
Seguridad
- El hielo está muy frío: no lo dejes pegado a tu piel mucho tiempo.
- El agua derretida deja el piso resbaloso, así que limpia las gotas de inmediato.
- Mantén los vasos sobre una bandeja para que el agua no se esparza por todos lados.
Experimento: Reto de aislamiento contra el derretimiento
Predice primero
Antes de tocar ningún material, escribe qué crees que va a pasar en este experimento, y por qué. Hacer una predicción primero es lo que convierte construir en ciencia. Después compararás tu predicción con lo que observes de verdad.
Pasos
- 1
Pregunta: ¿Qué material mantendrá congelado un cubo de hielo por más tiempo?
- 2
Envuelve cada cubo de hielo en un material distinto. Deja un cubo sin nada envuelto: ese es tu control para comparar.
- 3
Predice: ordena los materiales del mejor al peor para mantener frío el hielo. Escribe tu orden.
- 4
Prueba con justicia: usa cubos del mismo tamaño, ponlos todos en el mismo cuarto y empiézalos al mismo tiempo.
- 5
Observa: revisa cada 10 minutos. Fíjate cuáles cubos se derriten más rápido y cuáles siguen sólidos.
- 6
Anota qué material mantuvo su hielo congelado más tiempo, y cuánta agua derretida hizo cada uno.
- 7
Mejora: toma tu mejor material y agrégale una segunda capa, o combina dos materiales, y prueba si el hielo dura todavía más.
Por qué pasa
El cuarto está más cálido que el hielo, y el calor siempre pasa de las cosas más cálidas a las más frías. Cuando el calor entra al hielo, le da al agua sólida suficiente energía para convertirse en agua líquida: eso es derretirse. Los buenos aislantes, como el algodón y la espuma, están llenos de aire atrapado, y el aire atrapado es muy lento para pasar el calor. Por eso el hielo de adentro se mantiene frío más tiempo. Los materiales delgados y muy compactos dejan pasar el calor más rápido, así que ese hielo se derrite antes.
Cómo usan esto los ingenieros
Los ingenieros usan aislamiento en todas partes: dentro de hieleras y termos para mantener las cosas frías o calientes, dentro de las paredes de las casas para ahorrar energía, y en los abrigos de invierno para conservar el calor del cuerpo. Elegir el material correcto para cada trabajo es exactamente lo que hiciste en este reto.
¿Qué notaste?
Vuelve a mirar tu predicción y tus resultados, y después coméntenlos juntos.
- ¿Qué material fue el mejor aislante? ¿Cuál el peor?
- ¿Por qué crees que importa el cubo de hielo sin envolver (el control)?
- ¿De dónde viene el calor que derrite el hielo?
- ¿Cuál de estos materiales tienes en tu ropa de invierno?
Reflexiona
Escribe qué material mantuvo el hielo congelado más tiempo y una frase que explique por qué crees que funcionó mejor.
Mini reto
Diseña una mini hielera con los materiales que tengas y que mantenga un cubo de hielo congelado el mayor tiempo posible.
¿Quieres ir más lejos?
Prueba si un cubo de hielo se derrite más rápido en un lugar soleado o en uno con sombra. Deja los cubos del mismo tamaño.
Antes de terminar
- Preparé cubos de hielo del mismo tamaño con distintos materiales y uno sin envolver como control.
- Predije qué material funcionaría mejor.
- Revisé y anoté el derretimiento a lo largo del tiempo.
- Puedo nombrar el cambio de estado de sólido a líquido y explicar el derretimiento.
- Mejoré mi mejor aislante y volví a probar.
¿Terminaste el experimento y tu reflexión? Marca esta semana como completada para seguir tu avance en el curso de 6 semanas.
Cuaderno de laboratorio
Escribe tus propias notas de ciencia mientras avanzas: siguen el mismo ciclo que usaste esta semana. Las notas se guardan solo en este dispositivo; no se envía nada a ningún lado. También puedes imprimir esta lección y escribir a mano.
¿Qué querías averiguar?
¿Qué pensabas que iba a pasar, y por qué?
¿Qué única cosa cambiaste para que fuera una prueba justa?
¿Qué viste, escuchaste o mediste?
Usa lo que notaste como evidencia.
¿Qué cambiarías para que funcione mejor?
Dibuja lo que pasó
Dibuja tu experimento o tu diseño mejorado, y encierra la parte que cambiaste.