OVA de QUIMICA Ley de los Gases Ideales Elaborado por: Cesar Augusto Tovio Gracia IDENTIFICACIÓN N NOMBRE DEL PROGRAMA PERMANENCIA DESTINATARIOS Profesores y estudiantes que desarrollen el Modulo de química general, química básica o química 1 en la Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco (FUTCO) e instituciones de educación básica media. PROYECTO EDUCATIVO Y TITULO DEL CURSO OVA de química (ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES) ÁREA DE FORMACIÓN Ciencias Básicas (Química) NIVEL ACONSEJABLE PARA SU UTILIZACIÓN Semestre I y II, grados de 10 y 11 de la media básica. ENTORNO DE APRENDIZAJE Aula virtual TECNOLOGICO VIRTUAL (plataforma institucional) DIRECCIÓN (URL) DE LA PLATAFORMA DE PUBLICACIÓN http://www.... PRODUCIDO POR Cesar Augusto Tovio Gracia LICENCIA Derechos Reservados CIUDAD Y FECHA DE PRODUCCIÓN Cartagena de indias, Junio de 2014 COLOMBIA ctovio@tecnocomfenalco.edu.co INTRODUCCIÓN Esta Guía orienta el uso del contenido de la ley de los gases y conceptos básicos dirigida a docentes y estudiantes tanto de la Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco de Cartagena como a instituciones de educación básica media, interesados en desarrollar el curso de Química en el Aula virtual. La dinámica de los gases, específicamente los que se comportan de forma similar en condiciones normales de temperatura, presión y volumen, hacen que el estudio de estos sea de vital importancia para el entendimiento de fenómenos que ocurren en la naturaleza o de forma controlada en máquinas y herramientas hechas por el hombre. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Analizar los conceptos de presión, temperatura y volumen, en los gases con comportamiento ideal como los atmosféricos, para relacionar estas magnitudes entre sí, por medio de simulaciones de eventos o fenómenos comunes en la naturaleza. Observar cómo afectan las variaciones de presión, volumen y temperatura entre sí, para estimar si estas son de forma directa o inversa. Conocer los conceptos de temperatura, presión y volumen, para predecir los efectos posibles sobre otras variables físicas. - OBJETIVOS ESPECIFICOS - CONTENIDO TITULO DEL TEMA ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES El recurso ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES está estructurado básicamente en: ESTRUCTURA DEL CONTENIDO - METODOLOGÍA PROPIEDADES DE LOS GASES Relación de las variables de presión, volumen y temperatura. (Leyes elementales de los gases) Ecuación de los gases ideales Aplicaciones de la ecuación de los gases ideales A consideración del tutor quien al utilizar el recurso puede impartir su utilización: - Individual por participante - En grupos Una vez iniciada la rutina del OVA el estudiante tendrá la posibilidad de interactuar con una aplicación o animación que le permita verificar de forma empírica como varía la presión a diferentes alturas y como esta afecta además el volumen y la temperatura, al desplazar un globo a diferentes alturas. Una vez entendido el concepto se realizar unas preguntas de verificación que permita identificar en base a situaciones hipotéticas y a lo recién aprendido, como estas variables pueden afectar un estado futuro del sistema, además de preguntas que expliquen ciertos hechos de la vida real. OBSERVACIONES SOBRE SU USO Aunque el material puede ser explorado en una o más sesiones como quiera que este orienta principalmente a entender de forma intuitiva los conceptos y las variaciones de las magnitudes físicas que afectan principalmente a los gases con un comportamiento ideal, cabe notar, se espera que el estudiante conozca los conceptos básicos de presión, volumen y temperatura, y como resultado del estudio mediante esta herramienta pueda identificar las variaciones entre estas. ONSERVACIONES SOBRE LA EXPLORACIÓN El recurso es un material del tipo (texto, video y multimedia interactivo) por lo que se debe disponer de parlantes o audífonos para su uso. ACTIVIDADES ANTES DEL VISIONADO DURANTE EL VISIONADO Actividades guiadas en relación a los conocimientos previos de: Actividades guiadas relacionadas con el material: Micro prueba de conocimientos previos con relación a las variables que inciden sobre el comportamiento de los gases ideales. Test cuyas respuestas deberán ser respondidas o señaladas en el esquema propuesto en el OVA. (realizar desplazamientos sobre la misma aplicación, en los cuales se encuentren las condiciones sugeridas por el test). DESPUES DEL VISIONADO Actividades relacionadas con la evaluación: Aplicación de una prueba de selección múltiple con única respuesta, en base a las condiciones estudiadas en el OVA, y a posibles usos de estas relaciones en otros contextos propuestos con retroalimentación de las respuestas escogidas. RECURSOS NECESARIOS TECNOLÖGICOS - Aula virtual plataforma Tecnológico Virtual. Cuenta de correo institucional o personal. DIDACTICOS (Otros materiales de apoyo): - Guía de Actividades GLOSARIO TEMPERATURA Es la medida de la energía cinética de un sistema termodinámico, está relacionado con las nociones comunes de caliente, tibio o frio. PRESION ATMOSFERICA O presión barométrica, es la medida de la presión realizada por un barómetro, y se define como la fuerza que ejerce una columna de aire de 1 cm2 y que se extiende hasta la estratosfera (capa externa de la atmosfera). PRESION Se define como una fuerza por unidad de área, es decir, una fuerza divida por el área sobre la que se distribuye la fuerza. VOLUMEN Es el espacio que ocupan los cuerpos. Se representa como una magnitud escalar definida como la extensión en tres dimensiones de una región del espacio. TERMINO BIBLIOGRAFÍAS REFERENCIAS Ralph H. Petrucci., William S. Harwood., F. Geoffrey Herring. Química General, octava edición. PEARSON EDUCACION, S.A., Madrid, 2003. Raymond Chang, Williams College. Química, séptima edición. Editorial McGRAW-HILL. 2002. PHET interactive simulations https://phet.colorado.edu/es/simulation/states-ofmatter-basics SITIOS SUGERIDOS Este sitio muestra simulaciones de diferentes asignaturas que permite entender de forma interactiva ciertos conceptos básicos pero muy importantes. Se referencia de la universidad de Colorado, para compartir y hacer más accesible los conceptos básicos y fundamentales de las ciencias básicas. ESTRUCTURA DE CONTENIDO Presentación: la virtualidad como estrategia para el fortalecimiento del aprendizaje se constituye en una herramienta motivadora del proceso, aprovechando el momento histórico de la tecnología y la comunicación. La herramienta que se presenta a continuación pretende en primera instancia motivar y desmitificar la complejidad de las ciencias básicas, sobretodo en el afianzamiento de los conceptos básicos; por otro lado, se aprovechara la condición social del hombre para la interacción y las actividades colaborativa que apunten a la construcción de conocimiento. Inducción: A continuación se enuncian unas series de preguntas con múltiples opciones pero única respuesta, con el objetivo de determinar los conocimientos previos antes de empezar a realizar las diferentes actividades del OVA. Los estados de la materia son: a) b) c) d) Sólido, líquido y vapor. Agua, sólido y gas. Sólido, líquido y gaseoso. Todas las anteriores. Retroalimentación: a) Aunque la respuesta correcta es la c, para conceptos básicos la opción a también es correcta, ya que el vapor se denomina como la fase gaseosa de una sustancia, en otros contextos más específicos se puede notar la diferencia. b) SU RESPUESTA ES INCORRCTA. El agua es una sustancia en estado líquido, mas no es un estado de la materia. c) SU RESPUESTA ES CORRECTA. Estos son los tres estados en que se encuentra la materia. d) SU RESPUESTA ES INCORRECTA. Verificar los conceptos de estados de la materia y diferenciarlos de las sustancias. Un mismo tipo de materia en la tierra a lo máximo la podemos encontrar en estado: a) b) c) d) Líquido y sólido. Gaseoso y líquido. Solo en uno de los tres estados. Es posible en los tres estados. Retroalimentación: a) SU RESPUESTA ES INCORRCTA. Ya que es posible encontrar en un mismo entorno también el estado líquido. b) SU RESPUESTA ES INCORRCTA. Ya que es posible encontrar en un mismo entorno también el estado sólido. c) SU RESPUESTA ES INCORRCTA. Son muy pocas las sustancias que se encuentran en un solo estado. d) SU RESPUESTA ES CORRCTA. Por ejemplo el agua puede en un mismo entorno encontrarse en los tres estados, como ocurre en los polos. PROPIEDADES DE LOS GASES PRESION DEL GAS Los gases se expanden hasta llenar y adoptar las formas de los recipientes que los contienen. Los gases se difunden unos en otros y se mezclan en todas las proporciones. No podemos ver las partículas individuales de un gas, aunque podemos apreciar si la masa de gas tiene color. Algunos gases son combustibles como el hidrogeno y el metano, mientras que otros son químicamente inertes, como el helio y el neón. Estas son algunas propiedades genéricas que podemos deducir de los gases a través de la observación, pero que hay de las propiedades que determinan el comportamiento físico de estos, existen cuatro propiedades que determinan el comportamiento físico de un gas: La cantidad de gas Volumen Temperatura Presión Es posible predecir o calcular el valor de alguna de estas si se conocen las otras tres, por ejemplo si conocemos la temperatura, la presión y el volumen podemos calcular el número de moles que hay contenidos en este volumen de gas. Claro esto se determina con una relación matemática conocida como la ecuación de estado, PV= nRT, ahora más que realizar ejercicio con esta ecuación nos interesa conocer cómo se relacionan entre si estas variables, y lo analizaremos a través de ejemplos sencillos que nos permitan analizar por qué se da de esa manera. Unos de los conceptos más importantes para entender esto es el de presión, sobre todo la presión atmosférica o barométrica (glosario de términos), pero analicemos este un poco más. Como podemos observar en la figura el estado gaseoso las moléculas se encuentran muy separadas entre sí, provocando una alta cinética entre las partículas, imaginemos entonces cada partícula o átomo que conforma al gas como una pequeña pelota revotando entre las paredes del recipiente y entre ellas, así el promedio de revotes en las paredes lo definimos como la presión que ejerce el gas, en este caso sobre el recipiente, a diferencia de los demás estados, esta presión se ejerce de manera uniforme sobre todas las partes del recipiente. Pero como es obvio, nosotros vivimos rodeados de gases, inmerso en un mar de gas que va desde el nivel del mar hasta donde podemos respirar (N2, O2, Ar, Ne, He, H2, CO2, entre otros), esta capa la conocemos como troposfera, ahora esta ejerce una fuerza sobre todo lo que está sobre la superficie de la tierra incluyéndonos. Como podemos observar el mayor contenido de moléculas de aire se encuentran en cercanías de la superficie de la tierra, provocando así que la presión varié según la altura en la que nos encontremos, la mayor presión atmosférica la podemos sentir a nivel del mar (1 atmosfera de presión), bajando está en la medida que ascendemos. Hasta aquí podemos afirmar entonces que la presión atmosférica es inversamente proporcional a la altura con respecto al nivel del mar. ANEXOS