activitats - Edebé
activitats - Edebé
activitats - Edebé
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Física i Química uími 3<br />
Ciències de la Naturalesa 3ESO<br />
BLOC I: QUÍMICA (1)<br />
marjal<br />
Edició actualitzada
Matèria de Ciències de la Naturalesa, FÍSICA I QUÍMICA 3<br />
BLOC I: QUÍMICA (1)<br />
Educació Secundària Obligatòria<br />
Projecte i edició: marjal-grup edebé<br />
Direcció general: Antoni Garrido González<br />
Direcció d’edició de continguts educatius: Maria Banal Martínez<br />
Coordinació editorial marjal: Francisco Ortiz Ahulló<br />
Direcció de l’àrea de Ciències i Tecnologia: Josep Estela Herrero<br />
Direcció de pedagogia: Santiago Centelles Cervera<br />
Direcció de producció: Joan López Navarro<br />
Equip d’edició de marjal:<br />
Edició: M. Roser Sánchez Gimeno, Núria Lorente Pla, Manuel Martín Doménech, Cristina Vergara Torrente i Carles Prósper Gisbert<br />
Pedagogia: Elsa Escolano Lumbreras<br />
Il·lustració: Robert Maas Olives<br />
Coberta: Lluís Vilardell Panicot i Mónica González López<br />
Col·laboradors:<br />
Text: Tomás García Pozo, María Ángeles Jurado Cardelús, Maialen Zabaljauregui Marcuerquiaga i idem SL<br />
Correcció: Rubén Luzón Díaz, Maite Reus San Bartolomé i Eduard Marco Escamilla<br />
Dibuixos: Pedro Luis León Celma, Carlos Salom Galofré i Baber, scp<br />
Fotografies: Gonzalo Cáceres Dancuart, Pedro Carrión Juárez, AGE Fotostock, Latinstock, El Mundo, Jupiter Images, Cover, HighRes Press Stock,<br />
Prisma, Stock Photos, Photos.com i arxiu edebé<br />
Fotografia de coberta: Gettyimages<br />
Preimpressió: Baber, scp<br />
Agraïments: Ventus Ciència Experimental SL, RSF Maquinaria i Laboratori d’anàlisi químic CNIM-SIC<br />
Aquest llibre forma part del projecte editorial edebé i ha sigut elaborat segons les disposicions i normes curriculars que desenvolupen<br />
la Llei Orgànica d’Educació (LOE) de 3 de maig de 2006.<br />
ADVERTIMENT: Totes las <strong>activitats</strong> que conté aquest llibre s’han de fer en un quadern a part. Els espais inclosos en les<br />
<strong>activitats</strong> són simplement indicatius i la seua finalitat, didàctica.<br />
Qualsevol forma de reproducció, distribució, comunicació pública o transformació d’aquesta obra només pot ser realitzada amb l’autorització del seus titulars,<br />
llevat d’excepció prevista per la llei. Dirigisca’s a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos) si necessita fotocopiar o escanejar fragments d’aquesta obra<br />
(www.conlicencia.com; 91 702 19 70 / 93 272 04 45).<br />
Els editors han fet tot el possible per a localitzar els titulars dels materials que puguen aparéixer a l’obra. Si involuntàriament se n’ha omés algun, els editors<br />
repararan l’error quan siga possible.<br />
El llibre inclou una selecció acurada d’enllaços de pàgines web que el grup edebé considera que poden ser d’interés. Tanmateix, aquestes pàgines no li pertanyen.<br />
Per tant, el grup edebé no pot garantir-ne la permanència ni la variació dels seus continguts i tampoc no es pot fer responsable dels possibles danys que<br />
es puguen derivar de l‘accés o de l’ús de les pàgines.<br />
És propietat de marjal-grup edebé<br />
© marjal-grup edebé, 2012<br />
Alt Palància 6, baix<br />
46920 Mislata (València)<br />
www.edebe.com<br />
ISBN 978-84-8348-272-8 (obra completa)<br />
Depòsit Legal: B. 15863-2012<br />
Imprés a Espanya<br />
Printed in Spain<br />
EGS - Rosario, 2 - Barcelona
10 10<br />
1<br />
La mesura.<br />
El mètode científic<br />
CONTINGUTS<br />
1. Fenòmens físics i químics<br />
2. Les magnituds físiques<br />
i la seua mesura<br />
2.1. Sistema Internacional d’unitats<br />
2.2. Transformació d’unitats<br />
2.3. Notació científica<br />
3. Caràcter aproximat de la mesura<br />
3.1. Errors experimentals<br />
3.2. Xifres significatives<br />
4. El mètode científic<br />
5. El treball de laboratori<br />
5.1. El material de laboratori<br />
5.2. La seguretat al laboratori
La nanotecnologia s’encarrega de dissenyar i<br />
manipular materials i estructures de la grandària<br />
de les molècules, això és, a escala nano (1 nm 5<br />
5 10 29 m). El terme nanotecnologia el va donar a<br />
conéixer l’enginyer Kim Eric Drexler durant la dècada<br />
de 1980, quan parlava d’aquests dispositius,<br />
molt més menuts que la grandària d’una cèl·lula.<br />
No obstant això, es considera que el pare de la nanotecnologia<br />
és el físic Richard Phillips Feynman,<br />
qui el 1959 ja pensava en la possibilitat de fabricar<br />
circuits nanomètrics per a ordinadors.<br />
— Busca informació sobre les aplicacions de la<br />
nanotecnologia, especialment en medicina i<br />
medi ambient. Pots consultar la web http://<br />
www.nano.gov/you/nanotechnology-bene<br />
fits.<br />
COMPETÈNCIES BÀSIQUES<br />
Competència en comunicació lingüística<br />
• Redactar informes científics per a comunicar les conclusions de<br />
diferents treballs de recerca de la manera més apropiada.<br />
Competència matemàtica<br />
• Interpretar taules i gràfics i utilitzar mesures de magnituds bàsiques<br />
i derivades per a comprendre diferents contextos de la<br />
vida quotidiana.<br />
Competència en el coneixement i la interacció<br />
amb el món físic<br />
• Diferenciar el coneixement científic d’altres formes de pensament<br />
humà i mostrar conductes relacionades amb l’activitat<br />
científica.<br />
• Comprendre els símbols de perill en els productes químics i<br />
guardar les normes de seguretat en el laboratori.<br />
Tractament de la informació i competència digital<br />
• Fer un ús habitual de les possibilitats de les TIC per a processar,<br />
recopilar, presentar i transmetre informació de manera crítica<br />
i responsable.<br />
Competència social i ciutadana<br />
• Identificar les unitats del sistema anglosaxó i valorar les seues<br />
característiques socioculturals.<br />
PREPARACIÓ DE LA UNITAT<br />
• Esmenta les diferents ciències de la naturalesa que conegues<br />
i explica de què s’ocupa cadascuna.<br />
• Relaciona cada magnitud física amb la seua unitat corresponent<br />
en l’SI.<br />
longitud<br />
temps<br />
velocitat<br />
massa<br />
energia<br />
quilogram<br />
metre/segon<br />
joule<br />
segon<br />
metre<br />
• Posa cinc exemples de magnituds físiques d’ús freqüent en la<br />
vida quotidiana.<br />
• Busca informació i descriu les següents característiques d’una<br />
balança: exactitud, resolució o sensibilitat i precisió.<br />
• Esmenta i descriu la utilitat de cinc instruments que pots trobar<br />
en un laboratori de ciències.<br />
11
ACTIVITATS<br />
12<br />
1. Fenòmens físics i químics<br />
La ciència és un conjunt de coneixements del món físic que s’han obtingut a través<br />
de l’observació, l’experimentació i el raonament. Aquests coneixements, una vegada<br />
ordenats i estructurats, donen origen a les teories, els principis i les lleis.<br />
L’ésser humà sempre ha sentit curiositat per la naturalesa que l’envolta, ha observat<br />
els canvis que experimenten els cossos i s’ha preguntat com ocorren aquests<br />
canvis i per què.<br />
Si observem el nostre entorn, podem apreciar multitud de fenòmens, és a dir,<br />
canvis que es produeixen en els cossos materials.<br />
En bullir l’aigua, aquesta es<br />
transforma en vapor d’aigua.<br />
Fenòmens físics<br />
El sucre en l’aigua es dissol totalment.<br />
En aquests processos les substàncies no es transformen en altres diferents de les<br />
inicials. Es tracta de fenòmens físics. Aquest tipus de fenòmens és objecte d’estudi<br />
de la física.<br />
En cremar carbó queden les<br />
cendres i es desprén fum.<br />
La física és la ciència que estudia els fenòmens físics, és a dir, aquells processos<br />
en què la composició d’una substància no canvia ni s’originen noves<br />
substàncies.<br />
Fenòmens químics<br />
El ferro exposat a la intempèrie<br />
reacciona amb l’oxigen de l’aire<br />
i s’oxida.<br />
En aquests processos una o diverses substàncies es transformen en una altra o<br />
unes altres diferents de les inicials. Es tracta de fenòmens químics. La ciència que<br />
s’encarrega d’estudiarlos és la química.<br />
La química és la ciència que estudia els fenòmens químics, és a dir, aquells<br />
processos en els quals una o més substàncies canvien la seva composició i es<br />
transformen en unes altres.<br />
1. Digues si els processos següents són físics o químics:<br />
a) En la fermentació, el sucre es transforma en alcohol i diòxid de carboni; b) l’aigua d’una glaçonera col·locada al congelador<br />
es transforma en glaçons; c) dissolució d’un comprimit efervescent en aigua i d) quan es colpeja una campaneta es<br />
genera un so.<br />
Unitat 1
2. Les magnituds físics<br />
i la seua mesura<br />
En la nostra vida quotidiana assignem propietats als objectes i cossos que ens<br />
envolten. Aquestes les podem diferenciar en propietats que es poden mesurar<br />
i propietats no mesurables.<br />
Així, per exemple, el color, l’elegància, la bellesa... no són mesurables. En canvi la<br />
massa, la temperatura, la capacitat... les podem mesurar, és a dir, els assignem un<br />
valor numèric en certa escala. En aquest cas diem que són magnituds físiques.<br />
Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser mesurada.<br />
Per a mesurar una magnitud física comparem el seu valor amb una referència que<br />
anomenem unitat de mesura.<br />
2.1. Sistema Internacional de unidades<br />
Per a resoldre el problema que suposava l’ús d’unitats diferents en diferents llocs<br />
del món, en l’XI Conferència General de Pesos i Mesures (París, 1960) es va establir<br />
el Sistema Internacional d’unitats (SI).<br />
— El SI consta de set unitats bàsiques que s’utilitzen per a expressar les magnituds<br />
físiques bàsiques. A partir d’elles queden determinades les unitats<br />
i magnituds derivades.<br />
MAGNITUD BÀSICA UNITAT SÍMBOL<br />
Longitud metre m<br />
Massa quilogram kg<br />
Temps segon s<br />
Intensitat de corrent ampere A<br />
Temperatura kelvin K<br />
Intensitat lluminosa candela cd<br />
Quantitat de substància mol mol<br />
— Les magnituds derivades són el resultat d’operar matemàticament amb les<br />
magnituds bàsiques.<br />
MAGNITUD DERIVADA UNITAT SÍMBOL<br />
Superfície metre quadrat m 2<br />
Volum metre cúbic m 3<br />
Velocitat metre per segon m/s<br />
Densitat quilogram per metre cúbic kg/m 3<br />
Força newton N (kg?m/s 2 )<br />
MÚLTIPLES I SUBMÚLTIPLES<br />
DE LES UNITATS DE L’SI<br />
FACTOR PREFIX SÍMBOL<br />
10 24 yotta Y<br />
10 18 exa E<br />
10 12 tera T<br />
10 9 giga G<br />
10 6 mega M<br />
10 3 kilo o quilo k<br />
10 2 hecto h<br />
10 1 deca da<br />
10 21 deci d<br />
10 22 centi c<br />
10 23 mil·li m<br />
10 26 micro m<br />
10 29 nano n<br />
10 212 pico p<br />
10 218 atto a<br />
10 224 yocto y<br />
Els prefixos designen la potència de deu per la<br />
qual es multiplica la unitat.<br />
FIXA’T<br />
Els símbols de les unitats de les diferents<br />
magnituds, tant bàsiques com<br />
derivades, s’escriuen sempre en singular<br />
i amb minúscula, excepte les<br />
que fan referència a una persona,<br />
com ara K (kelvin), Pa (pascal) o W<br />
(watt).<br />
La mesura. El mètode científic<br />
13
ACTIVITATS<br />
14<br />
Unitat 1<br />
2.2. Transformació d’unitats<br />
2. Digues quina és la unitat de les magnituds físiques següents en l’SI.<br />
3. Efectua les transformacions següents:<br />
De vegades per a expressar el valor d’una magnitud no s’utilitza la unitat que<br />
estableix el SI, ja que la magnitud que es desitja mesurar és molt gran o molt<br />
menuda, o bé perquè s’utilitzen unitats tradicionals pròpies.<br />
En aquests casos hem de transformar unes unitats en unes altres mitjançant factors<br />
de conversió.<br />
Un factor de conversió és una fracció igual a la unitat que expressa l’equivalència<br />
entre dues unitats.<br />
En un factor de conversió el numerador i denominador són mesures iguals expressades<br />
en diferents unitats.<br />
1 km 5 1 000 m<br />
1 km<br />
Factor de conversió: –––––––––<br />
1 000 m<br />
Així, en multiplicar una mesura per un factor de conversió no canvia el valor<br />
d’aquesta.<br />
EXEMPLE 1<br />
Volem expressar en metres una mesura presa en centímetres,<br />
1 245 cm.<br />
PROCÉS APLICACIÓ<br />
1. Busquem l’equivalència entre<br />
centímetres i metres.<br />
2. Multipliquem la mesura pel factor<br />
de conversió corresponent.<br />
3. Operem i simplifiquem unitats i<br />
obtenim el resultat final.<br />
100 cm 5 1 m<br />
superfície volum densitat força pressió velocitat acceleració<br />
a) 454,6 cm a m c) 0,36 m 3 a dm 3 e) 20 148 h a anys<br />
b) 25 500 g a kg d) 7 dies a s f) 50,4 km/h a m/s<br />
1 m<br />
1 245 cm ? –––––––––<br />
100 cm<br />
En el numerador situem la mesura en què volem<br />
expressar el resultat, m, i en el denominador<br />
l’equivalent en cm.<br />
1 m 1 245<br />
1 245 cm ? –––––––– 5 ––––––– m 5 12,45 m<br />
100 cm 100
2.3. Notació científica<br />
A voltes, per a expressar nombres molt grans o molt menuts (enters o de ci<br />
mals), es recorre a la notació científica que ens permet manejarlos amb més<br />
facilitat.<br />
Un nombre expressat en notació científica estarà format per un nombre decimal<br />
amb una part sencera d’una sola xifra diferent de zero, multiplicat per una<br />
potència de 10 d’exponent sencer.<br />
Vegemne uns exemples:<br />
VALOR APROXIMAT DE LA MASSA EXPRESSAT...<br />
AMB TOTES LES XIFRES EN NOTACIÓ CIENTÍFICA<br />
Una balena 100 000 kg 1 ? 10 5 kg<br />
Sputnik 1 100 kg 1 ? 10 2 kg<br />
Una xocolatina 0,01 kg 1 ? 10 22 kg<br />
Una gota de pluja 0,000 001 kg 1 ? 10 26 kg<br />
EXEMPLE 2<br />
Expressa en notació científica les quantitats següents: a) 773,344 8; b) 0,002 98.<br />
a) Escrivim la quantitat desplaçant la coma decimal cap a l’esquerra,<br />
de manera que la part sencera es reduïsca a una<br />
sola xifra no nul·la.<br />
773,344 8 f 7,733 448<br />
)<br />
)<br />
Movem la coma dos espacis.<br />
Multipliquem la quantitat resultant per una potència de<br />
10 d’exponent igual al nombre d’espais que hem mogut<br />
la coma, en aquest cas, 2.<br />
Com que hem desplaçat la coma cap a l’esquerra, l’exponent<br />
de la potència de 10 és positiu.<br />
4. Expressa en notació científica.<br />
7,733 448 ? 10 2<br />
a) 6 980 410 d) 0,079<br />
b) 400 000 000 e) 0,000 02<br />
c) 7 835 136 843 548 f) 0,000 000 542<br />
5. Expressa en notació científica el volum de 0,000 2 m 3 de<br />
mercuri.<br />
6. Per a comparar nombres escrits en notació científica has<br />
de tindre en compte:<br />
— Dos nombres amb diferent potència de 10: serà major<br />
el de major exponent.<br />
b) Escrivim la quantitat desplaçant la coma decimal cap a la<br />
dreta, de manera que la part sencera es reduïsca a una<br />
sola xifra no nul·la.<br />
0,002 98 f 2,98<br />
)<br />
)<br />
)<br />
La Terra té una massa de l’ordre d’1 ? 10 24 kg.<br />
Movem la coma tres espacis.<br />
Multipliquem la quantitat resultant per una potència de<br />
10 d’exponent igual al nombre d’espais que hem mogut<br />
la coma, en aquest cas, 3.<br />
Com que hem desplaçat la coma cap a la dreta, l’exponent<br />
de la potència de 10 és negatiu.<br />
2,98 ? 10 23<br />
— Dos nombres amb la mateixa potència de 10: serà<br />
major el de major xifra davant de la potència.<br />
Tenint en compte aquestes normes, compara els nombres<br />
següents i indica quin és major:<br />
a) 2, 56 ? 1023 i 1,23 ? 1023 b) 3,07 ? 105 i 8,799 ? 104 c) 7,08 ? 105 i 5,799 ? 1024 d) 4,06 ? 106 i 8,799 ? 102 7. Entra a la pàgina http://www.educaplus.org/play.php?<br />
id5179&mcid52&PHPSESSID5849a76653042c58378<br />
09b8a1c7f46453 i practica la notació científica amb les<br />
<strong>activitats</strong> que et proposa la web.<br />
La mesura. El mètode científic<br />
ACTIVITATS<br />
15
16<br />
3. Caràcter aproximat<br />
de la mesura<br />
En realitzar qualsevol mesura d’una magnitud física sempre es comet cert error, ja<br />
siga per accident, per ús inapropiat de l’instrument de mesura o per les limitacions<br />
pròpies d’aquest. Per això, per a conéixer la validesa d’una mesura cal determinar<br />
tant l’error experimental com el valor de les xifres significatives.<br />
3.1. Errors experimentals<br />
Si en mesurar la longitud d’un cos la cinta mètrica ens indica el valor d’1,5 m,<br />
no significa que mesure 1,500000... m, sinó que la seua mesura és molt pròxima<br />
a 1,5 m.<br />
Els mesuraments es veuen afectats per diferents fonts d’error que alteren els resultats.<br />
Així, distingim els errors següents segons la causa que els provoca.<br />
ERROR DE RESOLUCIÓ ERROR ACCIDENTAL O ALEATORI ERROR SISTEMÀTIC<br />
És degut a la limitació dels aparells<br />
de mesura per a mesurar<br />
variacions d’una magnitud.<br />
Per exemple, si per a mesurar<br />
un volum utilitzem una proveta<br />
graduada en mL, tindrem<br />
una imprecisió en la mesura<br />
de l’ordre d’1 mL.<br />
Unitat 1<br />
Es comet de forma casual i no pot<br />
ser controlat.<br />
Per exemple, un moviment de la<br />
superfície sobre la qual està recolzada<br />
la balança, pot provocar desviacions<br />
en el mesurament.<br />
Tipus d’error<br />
Zero<br />
ajustat<br />
Es deu a un error en l’aparell de mesura o en el seu ús.<br />
Per exemple, un error que es comet freqüentment és l’error de<br />
zero o error de calibratge, que consisteix a començar a mesurar<br />
sense ajustar correctament el zero de l’instrument de mesura.<br />
Un altre error típic és l’error de paral·laxi, que es comet, per<br />
exemple, en mesurar el nivell d’un líquid sense que la visual<br />
estiga paral·lela a la superfície d’aquest.<br />
Aquests errors són sempre per excés, o bé sempre per defecte.<br />
Una vegada detectats es poden evitar.<br />
Per a conéixer la validesa d’una mesura hem de determinar l’error comés en<br />
efectuarla. Així, hem de distingir entre l’error absolut i l’error relatiu.<br />
• L’error absolut d’una mesura és la diferència, en valor absolut, entre el valor<br />
aproximat obtingut en el mesurament i el valor vertader o exacte de la mesura.<br />
S’expressa en les mateixes unitats que la magnitud mesurada.<br />
Error absolut 5 ) Valor aproximat 2 Valor exacte ) E a 5 ) a 2 x )<br />
• L’error relatiu d’una mesura és el quocient entre l’error absolut i el valor vertader<br />
o exacte de la mesura. No té dimensions i determina l’error que es comet per<br />
cada unitat de la magnitud mesurada.<br />
Error absolut<br />
Error relatiu 5 –––––––––––––––<br />
Valor exacte<br />
E a<br />
E r 5 ––––<br />
x<br />
Incorrecte<br />
Correcte
EXEMPLE 3<br />
Pesem 20,25 g d’una substància i obtenim un valor de 20,21 g. Calcula els errors absolut i relatiu comesos.<br />
— Dades:<br />
Valor exacte 5 20,25 g<br />
Valor aproximat 5 20,21 g<br />
— Calculem l’error absolut comés en la mesura:<br />
Ea 5 ) 20,21 g 2 20,25 g ) Ea 5 0,04 g<br />
Exactitud<br />
L’exactitud d’una mesura és el grau d’aproximació entre el valor obtingut i el seu<br />
valor exacte. Una mesura és molt més exacta com menor és el seu error relatiu.<br />
Imagina que un experimentador A comet un error absolut d’1 m en una mesura<br />
de 10 m. El seu error relatiu és de 0,1 (10 %), bastant gran. Per contra, un altre<br />
experimentador B comet un error absolut de 10 m en una mesura d’1 km. El seu<br />
error relatiu és de 0,01 (1 %), més menut. Per tant, la mesura del segon experimentador<br />
és millor, encara que el seu error absolut siga major.<br />
Resolució i precissió<br />
La primera limitació en l’exactitud d’una mesura es troba en el mateix instrument<br />
que s’utilitza per a mesurar. Els instruments de mesura tenen dues propietats importants:<br />
la resolució i la precisió.<br />
La resolució o sensibilitat d’un instrument és la mínima<br />
variació de la magnitud mesurada que detecta un<br />
aparell.<br />
Així, si una balança detecta variacions de 0,1 g, però no<br />
menors, la seua resolució és de 0,1 g.<br />
La precisió d’un instrument és el grau d’aproximació<br />
entre una sèrie de mesures de la mateixa magnitud<br />
obtingudes d’igual manera.<br />
Com menor és la dispersió dels resultats, major és la<br />
precisió.<br />
Per exemple, si efectuem diverses mesures amb un amperímetre<br />
i els resultats es troben en un interval xicotet,<br />
és perquè l’instrument és precís.<br />
I (mA) 2,5 2,4 2,5 2,4 2,5 2,5 2,4<br />
— Calculem l’error relatiu comés en la mesura:<br />
0,04 g<br />
E r 5 ––––––––– 5 0,002<br />
20,25 g<br />
També podem expressar l’error relatiu en tant per cent.<br />
E r 5 0,002 ? 100 5 0,2 %<br />
FIXA’T<br />
• Com que l’error relatiu expressa<br />
l’error comés per unitat de mesura,<br />
un error relatiu menor ens indica<br />
que la mesura és millor; és a dir,<br />
s’acosta més al valor exacte.<br />
• Un instrument precís no significa<br />
que siga exacte, ja que el valor<br />
exacte de la magnitud podria estar<br />
fora de l’interval de mesurament a<br />
causa d’un error sistemàtic.<br />
4,3<br />
Valor vertader<br />
o exacte<br />
5,7 5,8 5,9<br />
Valors<br />
obtinguts<br />
8. Digues quines classes d’errors es produeixen segons la causa que els provoca. Explica en què consisteixen i posa un exemple<br />
de cadascun.<br />
9. Una bàscula assenyala 67,2 kg com a massa d’una persona la massa real de la qual és de 67,85 kg. Calcula l’error absolut<br />
i l’error relatiu de la mesura.<br />
Sol.: 0,65 kg; 9,58 ? 1023 10. Explica quina diferència hi ha entre resolució i precisió d’un instrument. Si diem que un aparell és molt precís, això significa<br />
que és exacte?<br />
La mesura. El mètode científic<br />
ACTIVITATS<br />
17
ACTIVITATS<br />
18<br />
FIXA’T<br />
En l’expressió d’una mesura, el valor<br />
numèric obtingut i l’error corresponent<br />
han d’estar expressats en les<br />
mateixes unitats. A més, l’ordre de<br />
l’última xifra decimal ha de ser igual<br />
en els dos. En cap cas donarem el<br />
resultat amb més xifres de les que<br />
l’instrument de mesura aprecia, ja<br />
que no són significatives.<br />
Exemple:<br />
(9,81 6 0,01) s<br />
3.2. Xifres significatives<br />
Com hem vist, tota mesura experimental presenta un cert error. Per això, l’expressem<br />
amb les seues xifres significatives.<br />
Les xifres significatives d’una mesura són totes les que es coneixen amb certesa,<br />
més una dubtosa; és a dir, que té un marge d’error.<br />
EXEMPLE 4<br />
Les xifres significatives d’una longitud de 3,504 m<br />
són quatre.<br />
D’aquestes, 3, 5 i 0 es coneixen amb certesa i el 4 és<br />
dubtosa.<br />
CRITERI PER A DETERMINAR SI UNA XIFRA ÉS SIGNIFICATIVA O NO NOMBRE XIFRES SIGNIFICATIVES<br />
Totes les xifres diferents de 0 són significatives. 33 256 5<br />
Els zeros situats entre dues xifres significatives són significatius. 2 305 4<br />
Els zeros al final d’un nombre no decimal no són xifres significatives. 1 570 3<br />
El 0 no és significatiu quan s’utilitza per a indicar la situació de la coma decimal. 0,009 1<br />
En els nombres majors que 1, els zeros a la dreta de la coma són significatius. 4,00 3<br />
Per a evitar la confusió representada pels zeros, utilitzarem la notació científica.<br />
En ella, totes les xifres que figuren abans de la potència de 10 són significatives.<br />
9,34 ? 10 24<br />
Tres xifres significatives<br />
2,230 ? 10 5<br />
Quatre xifres significatives<br />
Expressió d’una mesura experimental<br />
7,0 ? 10 9<br />
Dues xifres significatives<br />
Com que no coneixem el valor exacte, expressarem el resultat d’una mesura<br />
mitjançant un interval en què tenim la certesa que aquest valor exacte es troba.<br />
Aquest interval ve determinat pel valor numèric obtingut, amb totes les seues<br />
xifres significatives, i l’error absolut corresponent, que suposarem igual a la resolució<br />
de l’instrument de mesura.<br />
Així, una mesura experimental s’expressa d’aques<br />
ta manera:<br />
Això significa que el valor exacte està situat dins de l’interval d’incertesa que va<br />
de 3,503 m a 3,505 m.<br />
3,504 3,505<br />
Valor numèric obtingut<br />
11. Assenyala les xifres significatives de les quantitats següents.: a) 7,01; b) 5,610 ? 10 2 ; c) 54,611 0; d) 8,810 0 ? 10 4 ; e) 0,003 82.<br />
12. Amb un cronòmetre la resolució del qual és de 0,01 s es fan les mesures següents: 9,79 s, 10 s, 14,5 s. Expressa les mesures<br />
amb totes les seues xifres significatives i amb el seu error corresponent.<br />
Sol.: (9,79 6 0,01) s; (10,00 6 0,01) s; (14,50 6 0,01) s<br />
Unitat 1<br />
3,503<br />
Interval d’incertesa<br />
0,001 0,001<br />
Es coneixen<br />
amb certesa.<br />
Està dins<br />
d’un marge<br />
d’error.<br />
3,504<br />
Quatre xifres significatives<br />
(3,504 6 0,001) m<br />
Valor numèric obtingut Error absolut
4. El mètode científic<br />
Els coneixements científics actuals, en contínua evolució, es deuen principalment<br />
al treball de recerca dut a terme pels científics.<br />
El sistema de treball rigorós que estableixen per a estudiar els fets i els fenòmens<br />
que tenen lloc en la naturalesa s’anomena mètode científic. L’esquema següent<br />
reprodueix les diverses fases del mètode científic:<br />
Identificació<br />
del problema<br />
Formulació<br />
d’hipòtesis<br />
Comprovació<br />
d’hipòtesis<br />
Comunicació<br />
de resultats<br />
Extracció<br />
de conclusions<br />
Hipòtesis<br />
NO SÍ<br />
comprovades?<br />
A continuació mostrem les etapes del mètode científic:<br />
Establiment de lleis<br />
i teories científiques<br />
ETAPES EXEMPLE<br />
1. Identificació del problema. Plantejament del problema que<br />
cal investigar. Per a això, ens basem en l’observació sistemàtica<br />
d’un fet o fenomen i tractem de reproduirlo en el laboratori.<br />
2. Formulació d’hipòtesi<br />
Una vegada delimitat el problema, formulem alguna suposició<br />
o hipòtesi que justifique les causes del fenomen. Per a<br />
això, prèviament haurem de recopilar informació bibliogràfica<br />
sobre el tema analitzat.<br />
Una hipòtesi és una conjectura versemblant que pot ser<br />
contrastada de manera experimental.<br />
3. Comprovació d’hipòtesi<br />
La hipòtesi es contrasta, és a dir, s’accepta o es rebutja mitjançant<br />
l’experimentació.<br />
Hem d’identificar i controlar les variables que intervenen en<br />
el procés.<br />
Durant l’experimentació hem d’anotar amb rigor i exactitud<br />
totes les dades obtingudes.<br />
La utilització de taules facilita l’organització de les dades experimentals.<br />
Les gràfiques permeten descobrir regularitats i deduir pautes<br />
de comportament.<br />
A partir de l’observació de la conductivitat de les substàncies<br />
dissoltes en aigua, ens plantegem una pregunta:<br />
Totes les solucions aquoses són conductores de l’electricitat?<br />
Formulem la hipòtesi següent:<br />
Totes les solucions aquoses són conductores de l’electricitat.<br />
Dissenyem un dispositiu experimental per a comprovar la conductivitat<br />
elèctrica de les solucions aquoses.<br />
Fixem les variables: volum de dissolvent (aigua) i massa de solut<br />
(sòlid).<br />
Procediment experimental:<br />
+<br />
4,5 44,5 V<br />
–<br />
La mesura. El mètode científic<br />
19
20<br />
4. Extracció de conclusions<br />
Aquesta fase consisteix en la interpretació dels resultats obtinguts<br />
experimentalment, per a confirmar o rebutjar la hipòtesi<br />
formulada.<br />
Si la hipòtesi plantejada no es confirma, haurem de «retrocedir»<br />
cap a la fase de formulació d’hipòtesi, per a formular una<br />
nova hipòtesi que justifique el problema plantejat. I, a partir<br />
d’ella, començar un nou procés per a contrastarla seguint les<br />
etapes descrites anteriorment.<br />
En cas que es confirme la hipòtesi formulada, es podrà enunciar<br />
una llei científica.<br />
Les lleis són hipòtesis confirmades, expressades normalment<br />
en llenguatge matemàtic.<br />
Les lleis s’integren en teories.<br />
Una teoria és un sistema coherent de coneixements.<br />
5. Comunicació de resultats<br />
Unitat 1<br />
Una vegada enunciada o perfeccionada una llei, o constatat un<br />
fet experimental, hem de donar a conéixer el treball mitjançant<br />
un informe científic. Aquest ha d’incloure totes les etapes<br />
del treball: observació, plantejament d’hipòtesi, descripció de<br />
l’experiment i les dades experimentals obtingudes convenientment<br />
organitzats i la interpretació dels resultats, si és oportú<br />
amb una llei científica.<br />
a) Aboquem 50 mL d’aigua destil·lada en un vas de precipitats.<br />
Afegim 2 g de sal comuna i agitem amb una vareta per a<br />
dissoldrela completament. Introduïm els elèctrodes de grafit<br />
dins del vas, sense que s’establisca contacte entre ells, i<br />
comprovem si s’encén la pereta.<br />
b) Repetim el procés anterior utilitzant diferents soluts (sucre,<br />
clorur de potassi, urea...) i verifiquem si s’encén la pereta en<br />
cada cas o no.<br />
+<br />
4,5 44,5 V<br />
–<br />
Durant l’experiment, anotem tots els resultats obtinguts en una<br />
taula.<br />
SOLUCIÓ A B C D ...<br />
CONDUCTORA Sí No Sí No<br />
L’anàlisi dels resultats demostra que la hipòtesi formulada no es<br />
compleix, per tant: no totes les solucions aquoses són conducto-<br />
res de l’electricitat.<br />
A partir dels resultats obtinguts, podem plantejarnos:<br />
Quins són les característiques que determinen la conductivitat<br />
elèctrica d’una solució aquosa?<br />
Aquesta pregunta ens conduirà a recopilar nova informació bibliogràfica<br />
sobre les característiques de les solucions aquoses,<br />
la qual cosa ens permetrà, al seu torn, formular una nova hipòtesi,<br />
per exemple:<br />
Les solucions aquoses que contenen ions són conductores elèctriques.<br />
I ara hem de dissenyar un nou experiment per a corroborar la<br />
veracitat o no de la segona hipótesis.<br />
Presentem un informe del treball efectuat que incloga totes les<br />
seues etapes, redactat de forma exacta i rigorosa.
EXEMPLE 5<br />
Una investigadora obté les següents dades experimentals en estudiar la relació<br />
entre dues magnituds A i B.<br />
A 5,00 10,00 20,00 25,00<br />
B 75,00 37,50 18,75 15,00<br />
La investigadora afirma que A i B són magnituds inversament proporcionals.<br />
• Representem gràficament les dades.<br />
• Analitzem els resultats per a comprovar si té raó.<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
B<br />
Obtenim una gràfica corresponent a una funció de proporcionalitat inversa. Es<br />
compleix que<br />
375<br />
y 5 ––––– .<br />
x<br />
Per tant, la investigadora té raó: A i B són inversament proporcionals.<br />
13. Ordena els processos següents d’acord amb les fases del<br />
mètode científic:<br />
• Organització de les dades experimentals.<br />
• Elaboració d’una teoria.<br />
• Formulació d’hipòtesis.<br />
• Extracció de conclusions.<br />
• Comunicació científica.<br />
• Observació.<br />
0 5 10 15 20 25 A<br />
FIXA’T<br />
En èpoques anteriors, els descobriments<br />
científics quedaven relegats,<br />
fonamentalment, a un cercle reduït<br />
d’investigadors. Actualment, Internet,<br />
la televisió, la premsa i la ràdio<br />
s’encarreguen de divulgar puntualment<br />
els avenços científics a la societat.<br />
Altres mitjans més especialitzats,<br />
com les revistes científiques,<br />
els llibres, els congressos i les reunions<br />
d’investigadors... permeten<br />
la seua divulgació en àmbits científics.<br />
14. Proposa un procediment per a investigar aquestes hipòtesis:<br />
a) El gel es fon a una temperatura fixa.<br />
b) La velocitat de caiguda lliure dels cossos depén de la<br />
seua massa.<br />
— Segueix les fases del mètode científic.<br />
La mesura. El mètode científic<br />
ACTIVITATS<br />
21
22<br />
Polímetre digital. Mesura intensitats<br />
i voltatges.<br />
Resistència. Limita la intensitat<br />
del corrent elèctric.<br />
Suport, pinça i nou. Subjecten instruments<br />
diversos en els muntatges de laboratori.<br />
Unitat 1<br />
5. El treball de laboratori<br />
En general, tot laboratori de ciències està equipat amb determinats instruments<br />
i aparells, i es regeix per unes normes d’ús i unes mesures de seguretat, que permeten<br />
dur a terme correctament els experiments.<br />
5.1. El material de laboratori<br />
A continuació, mostrem una sèrie d’instruments d’ús habitual en els laboratoris<br />
de física i de química.<br />
MATERIAL ELÈCTRIC<br />
Font d’alimentació. Generador de corrent elèctric. Pila. Generador de cor rent<br />
elèctric continu.<br />
Cables de connexió. Uneix els diferents<br />
components d’un circuit elèctric.<br />
MATERIAL DE SUPORT<br />
Pereta. Indica el pas de<br />
corrent elèctric.<br />
Pinça de fusta. Subjecta els tubs d’assaig, per<br />
escalfarlos i per a dur a terme reaccions químiques.<br />
Interruptor. Obri i tanca el<br />
circuit.<br />
Trípode i reixeta de ceràmica. Serveixen<br />
per a col·locar recipients sobre el<br />
bec de Bunsen.
Proveta. Permet mesurar<br />
volums amb una<br />
certa precisió.<br />
Embut. Serveix per a<br />
abocar líquids d’un recipient<br />
a un altre i per<br />
a filtrar.<br />
Bec de Bunsen. Permet<br />
escalfar substàncies.<br />
Balança analítica. Mesura<br />
masses amb gran precisió.<br />
Pipeta. Permet<br />
mesurar volums<br />
amb bona precisió.<br />
Vareta. Serveix<br />
per a agitar.<br />
Flascó. Recipient d’aigua<br />
destil·lada.<br />
Termòmetre. Mesura<br />
la temperatura.<br />
MATERIAL DE VIDRE<br />
Matràs aforat. Serveix<br />
per a preparar solucions<br />
d’un volum determinat.<br />
Tub d’assaig. Recipient<br />
de reacció a escala<br />
reduïda.<br />
ALTRES MATERIALS<br />
Matràs d’Erlenmeyer. Recipient<br />
de reacció. Es pot<br />
escalfar i tapar.<br />
Vidre de rellotge. Serveix<br />
per a transportar xicotetes<br />
quantitats de sòlid.<br />
Càpsula de porcellana i gresol. Permeten escalfar<br />
o fondre sòlids. Serveixen també com a recipients de<br />
reaccions que desprenen gran quantitat de calor.<br />
Espàtula. Instrument<br />
per a manipular sòlids.<br />
Pipetejador. Permet<br />
succionar líquids amb la<br />
pipeta.<br />
Vas de precipitats. Recipient<br />
de reacció. Es pot escalfar.<br />
Comptagotes. Serveix per a<br />
abocar gota a gota xicotetes<br />
quantitats de líquids.<br />
Gradeta. Contenidor<br />
de tubs d’assaig.<br />
Escombreta. Instrument<br />
de neteja.<br />
La mesura. El mètode científic<br />
23
24<br />
5.2. La seguretat al laboratori<br />
Al laboratori s’han de seguir unes normes de seguretat per a l’ús correcte de les<br />
seues instal·lacions i materials.<br />
Tots els envasos dels productes químics han d’anar etiquetats. Un dels elements<br />
que ha de formar part de l’etiqueta és el símbol que indica el tipus de perill, segons<br />
el SGA (Sistema Globalment Harmonitzat de classificació i etiquetatge de productes<br />
químics). Aquest sistema d’etiquetatge va ser adoptat per la Unió Europea a finals<br />
de 2008 per a tots els seus estats membres.<br />
TIPUS DE PRODUCTE EFECTE PRECAUCIONS<br />
Explosiu Poden esclatar al contacte amb una flama, espurna, electricitat estàtica, davall<br />
l’efecte de la calor, colps, fricció, etc.<br />
Exemples: nitroglicerina, trinitrotolué (TNT).<br />
Inflamable Poden cremar fàcilment al contacte amb una font d’ignició (flama, espurna,<br />
electricitat estàtica...), per calor o fricció, al contacte amb l’aire o l’aigua, o si<br />
s’alliberen gasos inflamables.<br />
Exemples: alcohols, acetona, amoníac, clorobenzé.<br />
Comburent Productes rics en oxigen que, en contacte amb altres substàncies, sobretot<br />
inflamables, poden provocar, avivar o agreujar un incendi o una explosió.<br />
Exemples: peròxid d’hidrogen (aigua oxigenada), nitrit de sodi.<br />
Gas<br />
comprimit<br />
Corrosiu<br />
per<br />
als metalls<br />
Corrosió<br />
cutània<br />
Toxicitat<br />
aguda<br />
Irritació<br />
cutània<br />
Perillós<br />
per<br />
aspiració<br />
Perillós<br />
per al medi<br />
ambient<br />
aquàtic<br />
Unitat 1<br />
Gasos a pressió en un recipient. Alguns poden explotar amb la calor, com els<br />
gasos comprimits, liquats o dissolts.<br />
Exemples: metà, propà, clor.<br />
Ataquen i destrueixen metalls.<br />
Exemples: àcid clorhídric, àcid nítric, hidròxid de sodi...<br />
PERILLS PER A LA SALUT<br />
En cas de contacte o projecció, poden provocar danys irreversibles a la pell,<br />
els ulls o altres teixits vius.<br />
Exemples: àcid nítric, àcid sulfúric, hidròxid de sodi...<br />
Generen efectes adversos per a la salut, fins i tot en xicotetes dosis i amb<br />
conseqüències immediates. Poden provocar nàusees, vòmits, mals de cap i<br />
pèrdua de coneixement. En casos extrems poden causar la mort.<br />
Exemples: mercuri, plom.<br />
En contacte amb la pell, els ulls i les mucoses poden produir irritació, al·lèrgies<br />
cutànies, somnolència i vertigen.<br />
Exemples: cetones, amoníac, alcohols...<br />
Aquests productes, per inhalació, poden causar a l’organisme efectes molt<br />
greus a llarg termini. Poden provocar efectes cancerígens, mutàgens, tòxics<br />
per a la reproducció, perjudicar la fertilitat...<br />
Exemples: benzé, clorur de cadmi, triòxid d’arsènic...<br />
PERILLS PER AL MEDI AMBIENT<br />
Provoquen efectes nefastos per als organismes del mitjà aquàtic (peixos,<br />
crustacis, algues, plantes aquàtiques, etc.).<br />
Exemples: metalls, alguns compostos inorgànics poc solubles.<br />
Evitar xocs o frecs. Mantindre<br />
allunyats del foc i<br />
fonts de calor.<br />
Mantindre allunyats de<br />
possibles focus d’ignició.<br />
Mantindre allunyats de<br />
productes combustibles.<br />
Mantindre allunyats de<br />
fonts de calor.<br />
Evitar el contacte amb objectes<br />
i superfícies me tàlliques.<br />
Evitar el contacte amb<br />
la pell, els ulls i la boca, i la<br />
inhalació dels seus vapors.<br />
Evitar el contacte.<br />
Evitar el contacte amb<br />
la pell, els ulls i la boca, i la<br />
inhalació dels seus vapors.<br />
Evitar el contacte.<br />
Evitar la seua emissió a<br />
l’at mosfera i al mitjà aquàtic.
Normes de seguretat al laboratori<br />
En el treball de laboratori hem de seguir una sèrie de normes bàsiques per a evitar<br />
qualsevol tipus d’accident:<br />
• És obligatori utilitzar bata i treballar amb ulleres de seguretat neutres.<br />
• Convé portar recollits els cabells llargs i procurar que el calçat cobrisca totalment<br />
els peus.<br />
• Està prohibit beure, menjar i fumar en el laboratori.<br />
• L’àrea de treball ha d’estar sempre neta i ordenada, solament amb el material<br />
i l’equip necessaris.<br />
• No realitzar cap experiment no autoritzat pel professor.<br />
• No inhalar, no provar ni olorar cap producte químic.<br />
• Sempre s’ha de pipetejar utilitzant el pipetejador<br />
manual.<br />
• No es pot abocar cap producte a la pica sense consultarho<br />
al professor. No s’han d’abocar mai sòlids<br />
insolubles en les piques del laboratori.<br />
• Les reaccions que desprenen gasos nocius s’han de<br />
realitzar dins de la vitrina amb l’extractor en funcionament.<br />
• S’ha de manipular amb molta cura el material de vidre,<br />
perquè és molt fràgil.<br />
• En finalitzar un experiment, cal netejar i ordenar tot<br />
el material utilitzat i l’espai de treball, i llavarse les<br />
mans.<br />
• En cas d’accident, cal mantindre la calma i avisar ràpidament<br />
el professor.<br />
• No ha d’utilitzarse cap eina o màquina sense conéixer el seu ús, funcionament<br />
i normes de seguretat específiques.<br />
• Abans de manipular un aparell o muntatge elèctric, desconnecta’l de la xarxa<br />
elèctrica.<br />
• No ha de posarse en funcionament un circuit elèctric sense que el professor<br />
haja revisat la instal·lació.<br />
15. Indica si les afirmacions següents són vertaderes o falses. En el cas de les falses escriu l’afirmació correcta:<br />
a) Un matràs aforat permet mesurar volums variables.<br />
b) La pinça de fusta s’utilitza per a subjectar els tubs d’assaig.<br />
c) Els productes comburents no contenen oxigen.<br />
d) Els productes resultants d’un experiment es poden abocar a la pila del laboratori.<br />
e) Els productes líquids es poden pipetejar sempre amb la boca.<br />
f) Les reaccions químiques que desprenen gasos es duen a terme en una vitrina amb l’extractor tancat.<br />
La mesura. El mètode científic<br />
ACTIVITATS<br />
25
ACTIVITATS<br />
26<br />
Fenòmens físics i químics<br />
16. Descriu i posa dos exemples de fenòmens físics i dos de<br />
fenòmens químics.<br />
17. Digues si els processos següents són fenòmens físics o quí<br />
R mics. Justifica la teua resposta.<br />
a) L’aigua calenta que ix de la dutxa es transforma en vapor<br />
d’aigua i entela els espills del bany.<br />
b) En el motor d’un automòbil té lloc la combustió de la<br />
gasolina. Els fums produïts s’expulsen pel tub d’escapament.<br />
Les magnituds físiques<br />
i la seua mesura<br />
18. Escriu el nom i el símbol de la unitat de l’SI per a les magnituds<br />
físiques següents:<br />
longitud temps massa temperatura<br />
energia intensitat de corrent<br />
19. Efectua les transformacions següents. Aplica els factors de<br />
conversió necessaris.<br />
a) 0,048 m a cm e) 70,2 km/h a m/s<br />
b) 6 205 m a km f) 33,5 m/s a km/h<br />
c) 5 687 dm2 a m2 g) 9 setmanes a h<br />
d) 0,009 741 m3 a cm3 20. Expressa en notació científica les quantitats següents:<br />
a) 890 877 000 d) 12 034,098<br />
b) 324,000 348 e) 0,003 405<br />
c) 0,000 000 008 912 3<br />
21. Expressa les quantitats següents en forma decimal amb totes<br />
les seues xifres:<br />
a) 9,78 ? 105 b) 9 ? 107 c) 12,34 ? 1024 d) 123,09 ? 1026 22. Indica la potència de 10 per la qual es multiplica la unitat<br />
que designen els prefixos següents. Observa el model:<br />
a) tera: 1012 R<br />
c) kilo<br />
b) centi d) nano<br />
23. Pren la mesura a dos objectes quotidians i expressala en<br />
R notació científica. Per exemple: la longitud d’un clip, de la<br />
goma d’esborrar...<br />
24. Una nau espacial recorre una distància d’1,35 milions de<br />
A quilòmetres en 5 dies i 15 hores. Expressa les dues quantitats<br />
en unitats de l’SI i calcula la velocitat mitjana de la nau.<br />
Unitat 1<br />
Sol.: 1,35 ? 10 9 m; 4,86 ? 10 5 s; 2,78 ? 10 3 m/s<br />
Caràcter aproximat<br />
de la mesura<br />
25. Indica com es determina l’error absolut d’una mesura.<br />
26. Quatre alumnes prenen les següents mesures de temps en<br />
una carrera de sacs: 2,01 s; 2,11 s; 2,20 s; 2,15 s. Si considerem<br />
com a exacte el valor mitjà de les quatre mesures, determina<br />
els errors absoluts i els errors relatius de cada mesura.<br />
Sol.: E a1 5 0,11 s; E a2 5 0,01 s; E a3 5 0,08 s; E a4 5 0,03 s;<br />
E r1 5 5,08 %; E r2 5 0,35 %; E r3 5 3,90 %; E r4 5 1,53 %<br />
27. Un cronòmetre marca un temps de 19,4 s en una prova atlètica.<br />
Si sabem que el valor exacte és de 19,78 s, calcula<br />
l’error absolut i l’error relatiu de la mesura. Expressa l’error<br />
relatiu en tant per cent.<br />
Sol.: 0,38 s; 1,92 %<br />
28. Sònia ha obtingut un valor de 248 g en mesurar una massa<br />
el valor exacte de la qual era 252,5 g. Per la seua banda, Jaume<br />
ha obtingut 430 g en una mesura el valor exacte de la<br />
qual era 425,4 g. Determina l’error per unitat mesurada que<br />
comet cadascun.<br />
— Quina de les dues mesures presenta un error menor?<br />
29. Observa aquests rellotges i indica quina és la resolució o<br />
sensibilitat de cadascun dels rellotges representats.<br />
30. Assenyala les xifres significatives de les quantitats següents:<br />
a) 11,1685 c) 6 121,854 e) 0,000 000 7<br />
b) 7,830 ? 104 d) 3,100 ? 103 f) 9 ? 102 31. Quina diferència referida a les unitats existeix entre un error<br />
R absolut i un error relatiu?<br />
32. S’ha mesurat una longitud d’11,99 mm amb un micròmetre<br />
A la resolució del qual és de 10 mm. Expressa la mesura amb<br />
totes les seues xifres significatives i amb el seu error corresponent.<br />
Sol.: (11,99 6 0,01) mm<br />
33. Investiga com poden afectar la temperatura i la humitat<br />
A ambiental a la mesura del pes d’una substància en una balança<br />
analítica.
El mètode científic<br />
34. Exposa, en ordre, les etapes del mètode científic.<br />
35. Efectua aquesta pràctica i veuràs que la força d’espenta que<br />
un líquid exerceix sobre un cos submergit en aquest depén<br />
de la densitat del mateix líquid.<br />
— Ompli d’aigua un got gran en el qual<br />
càpia folgadament un ou de gallina.<br />
— Introdueix en el got un ou de gallina<br />
fresc. Observaràs que va al fons.<br />
— Afig en l’aigua dues o tres cullerades de sal i agita amb<br />
una vareta fins que es dissolga totalment.<br />
— Observa si l’ou sura. Si no és així, afig més sal i agita<br />
amb la vareta per a dissoldrela fins que l’ou sure.<br />
— Interpreta el que ha passat. Augmenta la força d’espenta<br />
en dissoldre la sal en l’aigua? Per què?<br />
— Redacta un informe científic sobre l’experiència realitzada.<br />
36. Un científic que estudia la relació entre les magnituds V i I<br />
obté les dades següents:<br />
V (V) 1,2 3,6 6,0 8,4 10,8 13,2<br />
I (A) 0,05 0,15 0,25 0,35 0,45 0,55<br />
Representa gràficament les dades i indica si corresponen a<br />
una funció coneguda.<br />
37. Suggereix un procediment per a comprovar la hipòtesi:<br />
A «El període d’oscil·lació d’un pèndol depén de la massa<br />
del pèndol i de la longitud de la corda». Segueix les fases del<br />
mètode científic.<br />
38. Relaciona les funcions següents amb les representacions<br />
A gràfiques corresponents.<br />
a) y 5 k ? x<br />
b) y 5 a 1 k ? x<br />
El treball de laboratori<br />
Y<br />
Y<br />
1 2<br />
39. Explica per a què s’utilitzen els instruments se güents: pila,<br />
polímetre digital, matràs d’Erlenmeyer, pipeta, gresol.<br />
40. Explica què signifiquen aquests símbols de les etiquetes<br />
dels envasos i quines precaucions s’han de prendre per a<br />
manipular aquest tipus de productes.<br />
X<br />
E<br />
X<br />
41. Repassa les normes de seguretat en el laboratori i respon:<br />
R<br />
a) On s’han de realitzar les reaccions que desprenen gasos<br />
nocius?<br />
b) Com s’ha de pipetejar un líquid?<br />
c) Per què són necessàries les ulleres de seguretat?<br />
Connecta’t<br />
42. Una investigadora anota les posicions i els temps d’un objecte<br />
en moviment amb aquests resultats:<br />
t (s) 0 1 2 3 4 5<br />
s (m) 0 1,5 6,0 13,5 24,0 3,75<br />
La investigadora es pregunta si l’espai recorregut segueix<br />
una llei proporcional al quadrat del temps. Comprova si la<br />
seua hipòtesi és correcta. Per a ferho:<br />
— Usa un full de càlcul per a crear una taula de valors de<br />
la posició i el temps al quadrat.<br />
— Representa gràficament la posició (en ordenades) en<br />
funció del temps al quadrat (en abscisses). Utilitza el<br />
mateix full de càlcul, o bé un altre programa informàtic.<br />
A la vista de la gràfica expressa les teues conclusions.<br />
43. Connecta’t a la pàgina http://recursostic.educacion.es/<br />
descartes/web/materiales_didacticos/notacion/index.<br />
htm, on trobaràs informació sobre la utilització de la notació<br />
científica. Fes les diferents <strong>activitats</strong> que et proposen i<br />
respon a les preguntes següents:<br />
a) En quins casos és convenient escriure un nombre en<br />
notació científica?<br />
b) Posa exemples de mesures de longitud, massa i temps<br />
que necessites expressar en notació científica.<br />
c) Com introdueixes un nombre en notació científica a la<br />
calculadora?<br />
44. En la unitat hem vist que les xifres significatives d’una mesura<br />
són totes les que es coneixen amb certesa, més una<br />
que té un marge d’error.<br />
a) Visita la pàgina http://www.educaplus.org/formularios/cifrassignificativas.html.<br />
Repassa els criteris que<br />
has de seguir per a decidir si una xifra és significativa o<br />
no i aplica’ls a les <strong>activitats</strong> que et proposen.<br />
b) Utilitza la pàgina http://www.numeroalazar.com.ar per<br />
a generar nombres aleatoris i determina la quantitat de<br />
xifres significatives de cadascun. En primer lloc prova<br />
amb una sèrie de cinc nombres naturals i, a continua<br />
ció, amb una altra sèrie de cinc nombres decimals.<br />
La mesura. El mètode científic<br />
27
CIÈNCIA I SOCIETAT<br />
28<br />
EL METRE PATRÓ<br />
El metre, que va donar nom al Sistema Mètric Decimal i del qual es derivarien el litre i el quilogram,<br />
va ser establit el 1795 per l’Assemblea durant la Revolució Francesa, d’acord amb les<br />
recomanacions de l’Acadèmia de Ciències.<br />
La longitud del metre corresponia a la deumilionèsima part del quadrant del meridià terrestre<br />
segons els mesuraments que havia fet el 1731 Jorge Juan d’Ulloa a Sudamèrica i que van repetir<br />
més tard els científics francesos el 1792, entre Dunkerque i Barcelona.<br />
El 1799 es van repetir les mesures i es va materialitzar el metre en un regle de platí iridiat dipositat a França, en el BIPM (Bureau<br />
International des Poids et Measures) de Sèvres, París.<br />
Posteriorment, les necessitats de la indústria van sobrepassar la precisió d’aquest metre material i els laboratoris de metrologia<br />
es van ocupar d’idear un muntatge de laboratori, que permetera reproduir a voluntat i amb major precisió la longitud metre.<br />
Així, les definicions del metre patró han anat evolucionant i sent cada vegada més precises, fins a l’última de 1983.<br />
ANY ORGANISME DEFINICIÓ<br />
1795 Assemblea Francesa 1/10 000 000 del quadrant del meridià terrestre.<br />
1799 Assemblea Francesa Materialització del valor anterior en un regle de platí. Dipositat en els arxius de França.<br />
1889 1a C.G.P. i M. Patró material internacional de platí iridiat, a traços. Dipositat en el BIPM. És anomenat metre internacional.<br />
1960 11a C.G.P. i M. 1 650 763,731 en el buit de la radiació del Criptó 86 (transició entre els nivells 2 p 10 i 5 d 5 ) (Incertesa 1 ? 10 28 )<br />
1983 17a C.G.P. i M. Longitud del trajecte recorregut en el buit per la llum durant 1/299 792 458 s. (Incertesa 1 ? 10 210 )<br />
Font: BIPM (Bureau International des Poids et Measures). C.G.P. i M.: Conferència General de l’Oficina Internacional de Pesos i Mesures.<br />
MESURES ANGLOSAXONES<br />
UNITATS DE LONGITUD UNITATS DE CAPACITAT UNITATS DE MASSA<br />
UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI<br />
Milla* 1 760 iardes 1,609 km Galó** – 4,546 L Lliura 16 unces 453,6 g<br />
Iarda 36 polzades 0,914 4 m Quart 1/4 de galó 1,137 L Unça – 28,35 g<br />
Peu 12 polzades 30,48 cm Pinta 1/8 de galó 0,568 L<br />
Polzada – 25,4 mm<br />
* Es refereix a la milla terrestre. La milla marina equival a 1,852 km. ** Es refereix al galó anglés. El galó americà equival a 3,786 L.<br />
EL DISTANCIÒMETRE LÀSER<br />
Un distanciòmetre làser és un aparell que ens permet mesurar la distància<br />
entre dos punts amb gran precisió.<br />
Aquests dispositius funcionen segons el principi del temps de vol: es calcula<br />
el temps que tarda el senyal de llum a anar i tornar a un objecte i, a partir<br />
d’aquesta dada, es calcula la distància, ja que la velocitat de la llum és<br />
constant.<br />
Normalment, aquests aparells s’utilitzen en entorns de construcció i en topografia,<br />
arquitectura i disseny. Els models més senzills també s’usen en<br />
<strong>activitats</strong> d’oci, com golf, tir amb arc, etc.<br />
Unitat 1
SÍNTESI<br />
• La física és la ciència que estudia els fenòmens físics, és a dir,<br />
aquells processos en què la composició d’una substància no<br />
canvia ni s’originen noves substàncies.<br />
• La química és la ciència que estudia els fenòmens químics,<br />
és a dir, aquells processos en els quals una o més substàncies<br />
canvien la seua composició i es transformen en unes altres.<br />
• Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser<br />
mesurada.<br />
MAGNITUD BÀSICA UNITAT ABREVIATURA<br />
Longitud metre m<br />
Massa quilogram kg<br />
Temps segon s<br />
Intensitat de corrent ampere A<br />
Temperatura kelvin K<br />
Intensitat lumínica candela cd<br />
Quantitat de substància mol mol<br />
• Un factor de conversió és una fracció igual a la unitat que<br />
expressa l’equivalència entre dues unitats.<br />
1 km<br />
36 500 m ? ––––––––– 5 36,5 km<br />
1 000 m<br />
• Un nombre expressat en notació científica estarà format per<br />
un nombre decimal amb una part sencera d’una sola xifra<br />
diferent de zero, multiplicat per una potència de 10 d’exponent<br />
sencer.<br />
VALOR NOTACIÓ CIENTÍFICA<br />
100 000 1 ? 10 5<br />
0,000 001 1 ? 10 26<br />
1. Quina és la unitat de temperatura en l’SI?<br />
2. Quins factors de conversió necessites per a transformar<br />
setmanes en segons?<br />
3. Determina a quants metres per segon equival la velocitat<br />
de 27 km/h.<br />
4. Expressa en notació científica aquestes quantitats:<br />
a) 421 000 000 b) 0,000 288 3 c) 0,000 000 460 50<br />
5. Si pesem 2,546 g (valor exacte) d’una substància, obtenim<br />
un valor de 2,57 g. Calcula els errors absolut i relatiu comesos.<br />
• L’error absolut d’una mesura és la diferència, en valor absolut,<br />
entre el valor aproximat obtingut en el mesurament i el<br />
valor vertader o exacte de la mesura. S’expressa en les mateixes<br />
unitats que la magnitud mesurada.<br />
Error absolut 5 ) Valor aproximat 2 Valor exacte )<br />
E a 5 ) a 2 x )<br />
• L’error relatiu d’una mesura és el quocient entre l’error absolut<br />
i el valor vertader o exacte de la mesura. No té dimensions<br />
i determina l’error que es comet per cada unitat de la magnitud<br />
mesurada.<br />
Error absolut<br />
Error relatiu 5 –––––––––––––––<br />
Valor exacte<br />
E a<br />
E r 5 –––<br />
x<br />
• Les xifres significatives d’una mesura són totes les que es<br />
coneixen amb certesa, més una dubtosa; és a dir, que té un<br />
marge d’error.<br />
• Una mesura experimental s’expressa mitjançant un interval<br />
determinat pel valor numèric obtingut amb totes les seues<br />
xifres significatives, i l’error absolut corresponent, que suposarem<br />
igual a la resolució de l’instrument de mesura.<br />
(4,50 6 0,05) g<br />
valor numèric error<br />
obtingut absolut<br />
• El mètode científic consta de les fases següents: identificació<br />
del problema, formulació d’hipòtesi, comprovació d’hipòtesi,<br />
extracció de conclusions i comunicació de resultats.<br />
• Alguns dels instruments i productes que s’utilitzen al laboratori<br />
poden resultar perillosos si no es manipulen correctament.<br />
Per tal d’evitar riscos, hem de respectar sempre les<br />
normes de seguretat i observar els símbols que apareixen en<br />
l’etiqueta dels envasos.<br />
6. Quin nom rep la variació mínima d’una magnitud que detecta<br />
un aparell de mesura?<br />
7. Per a mesurar l’estatura d’una persona utilitzem una cinta<br />
mètrica la resolució de la qual és d’1 mm. Si el valor obtingut<br />
és de 151,7 cm, escriu l’expressió de la seua mesura.<br />
8. Quin nom rep la hipòtesi confirmada, expressada en forma<br />
matemàtica, de les regularitats observades en un fet o<br />
fenomen natural?<br />
9. Què indica aquest símbol en un envàs? Quins<br />
són els seus efectes?<br />
La mesura. El mètode científic<br />
AVALUACIÓ<br />
29