Moléculas en movimiento

Haz preguntas como las siguientes:

• ¿Es diferente la velocidad de las moléculas de agua en agua caliente y fría? ¿Qué podemos hacer para averiguarlo?
  Los alumnos pueden adivinar que las moléculas en el agua caliente se mueven más rápido. Hay varios experimentos posibles que los alumnos pueden sugerir para averiguar si esto es cierto. Uno de los más obvios es calentar mucho el agua para que hierva. Entonces puedes ver el agua en movimiento. Eso se puede hacer, pero se necesita una placa caliente, lleva mucho tiempo y es posible que haya que hacerlo como demostración en lugar de ser una actividad que los alumnos puedan hacer.

Diles a los alumnos que un posible método es usar agua caliente y agua fría, y agregar colorante alimenticio al agua. Si las moléculas de agua se mueven más rápido a una temperatura que a otra, el colorante alimenticio también debe moverse más rápido y hacer que el movimiento sea fácil de ver.

Pregunta a los alumnos:

• ¿Debemos utilizar la misma cantidad de agua caliente y fría en nuestro experimento?
  Sí.
• ¿Debemos utilizar el mismo tipo de taza para el agua caliente y fría
  Sí.
• ¿Debemos usar el mismo número de gotas de colorante alimenticio en cada taza?
  Sí.
• ¿Deberíamos aplicar el colorante al mismo tiempo?
  Sí.

Explica que las diferentes cosas, como la cantidad de agua, el tipo de taza y el número de gotas de colorante alimenticio, se llaman variables. Es importante mantener todas las variables iguales, excepto la que estás probando. Debido a que estamos intentando averiguar si la temperatura afecta el movimiento de las moléculas de agua, debemos mantener todo lo demás igual en el experimento. La temperatura debe ser la única variable. De esta forma, si observamos algo diferente entre las dos muestras de agua, sabremos que la diferencia de temperatura lo está causando.

Entrega a cada alumno una hoja de actividades.

• Lección 1.2 Hoja de actividades PDF | DOCX | Google Doc
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La hoja de actividades servirá como el componente de evaluación de cada plan de lección 5-E. Las hojas de actividades son evaluaciones formativas del progreso y la comprensión de los alumnos. Al final de cada capítulo se incluye una evaluación sumativa más formal.

Los alumnos registrarán sus observaciones y responderán a preguntas sobre la actividad en la hoja de actividades. Las secciones Explícalo con átomos y moléculas y Aprende más de la hoja de actividades se completarán en conjunto con la clase, en grupos o individualmente, según tus instrucciones. Observa la versión para el maestro de la hoja de actividades para encontrar las preguntas y respuestas.

Pregunta para investigar
¿Es diferente la velocidad de las moléculas de agua en agua caliente y fría?

Preparación del maestro

1. Esta actividad funciona mejor si hay una gran diferencia entre las temperaturas del agua caliente y fría.
2. Coloca 4 a 5 gotas de colorante alimenticio azul en una taza pequeña para cada grupo.
3. Coloca 4 a 5 gotas de colorante alimenticio amarillo en otra taza pequeña para cada grupo.
4. Agrega hielo a unas 6 tazas de agua del grifo para que esté lo suficientemente fría.
5. Vierte aproximadamente ¾ de taza de agua fría (sin hielo) en una taza para cada grupo.
6. Vierte aproximadamente ¾ de taza de agua caliente en una taza para cada grupo.

Materiales para cada grupo

• Agua caliente (aproximadamente a 50 °C) en un vaso de plástico transparente
• Agua fría en un vaso de plástico transparente
• Colorante alimenticio amarillo en una taza pequeña
• Colorante alimenticio azul en una taza pequeña
• 4 goteros

Después de la actividad, da tiempo a los alumnos para que registren sus observaciones respondiendo a las siguientes preguntas en la hoja de actividades. Una vez que hayan respondido las preguntas, comenta sus observaciones en grupo.

• Describe cómo eran los colores y cómo se movieron y mezclaron en el agua fría.
• Describe cómo eran los colores y cómo se movieron y mezclaron en el agua caliente.
• ¿Qué indica la velocidad de los colores mezclados sobre la velocidad de las moléculas en agua caliente y fría?

Resultados esperados

Los colorantes alimenticios amarillo y azul se extenderán más rápido en agua caliente que en agua fría. Los colores se combinarán y se volverán verdes en el agua caliente, mientras que los colores permanecerán separados durante más tiempo en el agua fría. Los estudiantes deben estar de acuerdo en que los colores se mezclan más rápido en el agua caliente porque las moléculas del agua y el colorante alimenticio se mueven más rápido en agua caliente que en agua fría.

Muestra la animación del modelo molecular Calentar y enfriar un líquido. 

Mueve el control deslizante de la parte inferior de la ventana completamente hacia la derecha para mostrar que las moléculas de agua se mueven más rápido y están un poco más separadas en agua caliente.

Explica que las bolitas representan las partículas de un líquido, en este caso las moléculas de agua. Hazles saber a los alumnos que, por ahora, utilizarán círculos o esferas para representar átomos y moléculas, pero que finalmente utilizarán un modelo más detallado. Por ahora, los alumnos deben centrarse en el movimiento de las moléculas, cómo interactúan y su distancia entre sí.

Pregunta a los alumnos:

• ¿Las moléculas se mueven más rápido en agua fría o caliente?
  Los allumnos deben darse cuenta de que las moléculas del agua caliente se mueven más rápido. Las moléculas de agua fría se mueven más lentamente.
• ¿Cómo coincide esto con sus observaciones con el colorante alimenticio?
  El colorante alimenticio en el agua caliente se mezcló más rápido que el colorante en el agua fría.
• Observa atentamente el espacio entre las moléculas en agua fría y caliente. ¿Hay más espacio entre las moléculas en agua caliente o en agua fría? ¿Es mucho espacio?
  Señala a los alumnos que las moléculas de agua caliente se mueven más rápido y están ligeramente  más separadas. Las moléculas de agua fría se mueven más lentamente y están un poco más juntas. Si los alumnos no notan una diferencia, desplaza el control deslizante completamente hacia la izquierda de nuevo y luego rápidamente hacia la derecha. Muestra la animación varias veces para dar a los alumnos la oportunidad de notar las diferencias.

Pide a los alumnos que completen el espacio en blanco con la palabra aumenta o disminuye en su hoja de actividades a medida que lees cada frase.

• El calentamiento de una sustancia aumenta el movimiento molecular.
• El enfriamiento de una sustancia disminuye el movimiento molecular.
• A medida que aumenta el movimiento molecular, aumenta el espacio entre las moléculas.
• A medida que disminuye el movimiento molecular, disminuye el espacio entre moléculas.

Proyecta la imagen Moléculas de agua a diferentes temperaturas. 

Haz que los estudiantes consulten el dibujo del agua a temperatura ambiente en su hoja de actividades y comenten cómo deben representar las moléculas en agua fría y caliente.

Haz que los alumnos lean y comenten la pregunta “Aprende más” en la hoja de actividades. Después de la discusión en clase, pide a los alumnos que escriban su propia respuesta a la siguiente pregunta en el espacio proporcionado en la hoja de actividades.