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Gravedad específica: La Densidad Relativa de los Líquidos

Calificaciones: 5-8
Autor: Joyce Brumberger
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Resumen

Descripción del módulo

Como resultado del módulo dirigido por el proveedor de desarrollo profesional, los participantes aprenderán a través de la creación de hidrómetros hechos a mano, cómo funciona un hidrómetro y qué mide. Utilizando sus hidrómetros, determinarán las diferencias relativas en la gravedad específica de los líquidos y compararán estos valores con los obtenidos de un hidrómetro fabricado comercialmente. En función de sus hallazgos, los participantes crearán su propia columna de densidad de líquidos. Los participantes diseñarán una lección que puedan implementar en su propio aula.

Objetivos

• Los participantes aprenderán el término gravedad específica
• Los participantes aprenderán la función de un hidrómetro
• Los participantes aprenderán la gravedad específica de diferentes sustancias
• Los participantes podrán construir un hidrómetro
• Los participantes podrán determinar la gravedad específica relativa de diferentes líquidos
• Los participantes podrán crear una columna de densidad de líquidos
• Los participantes producirán una lección planee guiar a sus propios estudiantes en el diseño e implementación de un experimento

Materiales

Engagement

• Vídeos cortos de clip descritos en Fase de Engagement

Exploración y elaboración

• Botellas de agua de 20 oz con tapas cortadas, 1 por cada líquido utilizado, 7 botellas / juego – 1 juego / grupo
• 2 botellas de 2 litros
• 3 oz. tazas de plástico para beber
• Agua destilada
• Sal kosher
• Azúcar
• Jarabe de maíz
• Alcohol isopropílico (comprado en farmacia)
• Vinagre
• Aceite Select one: Aceite de maíz, aceite de oliva, aceite de bebé

Materiales para hidrómetro: Para ser hecho por cada participante

• Pajitas para beber
• Marcadores permanentes – 2 colores diferentes
• Clavos pequeños para caber dentro de la pajita
• Regla
• Plastilina o blu-tac
• Tijeras

• Cilindro graduado de 25 ml
• Toallas de papel
• 3 fichas de 5 x
• Universales hidrómetros, 1 para cada grupo (Nasco Science, 1-800 – 558-9595 – artículo #SB16439M /$7.40 cada uno) (el hidrómetro se puede compartir entre grupos si es necesario)
• Recipiente de vidrio o plástico para la eliminación de líquidos en columnas de densidad

Explicación

• Hidrómetros de diversos tipos para:
  • Tanques de agua salada – compra en la tienda de mascotas o en el catálogo científico en línea
  • Baterías de automóvil – tienda de autopartes, Wal-Mart, K-Mart
  • Anticongelante en radiadores de automóvil – tienda de autopartes, Wal-Mart, K-Mart
• Agua del grifo
• Agua de lluvia

Procedimientos

Compromiso

Muestre un video de alguien tratando de arrancar el automóvil, pero la batería está muerta o transmita una historia de cómo es eso.

Pregunte a los participantes: «¿Alguna vez ha tenido una experiencia similar?»La mayoría dirá que sí. Pregunte a los participantes: «¿Sabe cómo revisar la batería de su automóvil para asegurarse de que está en buen estado de funcionamiento?»Las respuestas variarán.

Reproduzca el clip de vídeo que mostrará cómo usar un dispositivo para comprobar los niveles de líquido en la batería de un automóvil. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

Evaluación: La evaluación continúa con las respuestas verbales de los participantes.

Exploración

1. Indique a los participantes que van a fabricar un dispositivo para determinar la densidad relativa de diferentes líquidos.
2. Divida a los participantes en grupos de tres y proporcione los materiales necesarios para que cada participante haga un hidrómetro. Dele a cada grupo una botella de agua cortada casi llena hasta la parte superior con agua destilada.
3. Instruya a los participantes a medir y cortar la pajita a una longitud de 10 cm.
4. Instruya a los participantes a hacer una bola pequeña con la plastilina y selle un extremo de la pajita para que quede hermético al agua.
5. Instruya a los participantes a colocar dos clavos, apuntando hacia abajo en la pajita.
6. Indique a los participantes que coloquen la pajita en el agua para comprobar si flota hacia arriba y hacia abajo. Si no, indíqueles que agreguen un clavo a la vez hasta que lo hagan. Si la pajita está golpeando el fondo de la botella, agregue más agua o recorte la longitud de la pajita.
7. Instruya a los participantes a usar un marcador permanente y marque donde la superficie del agua toca el lado de la pajita.
8. Instruya a los participantes a secar suavemente la paja con una toalla de papel y hacer una línea fina distintiva para la marca de agua.
9. Instruya a los participantes a usar un marcador de diferentes colores y, usando la punta afilada del marcador, haga marcas cada 2 mm a cada lado de la línea de marcas de agua para un total de 7 marcas a cada lado de la línea de agua.
10. Proporcione a cada grupo un conjunto de líquidos de muestra para ser probados e indique a los participantes que cada uno debe usar su propio instrumento para probar los diversos líquidos.
11. Diga a los participantes que el valor de la línea de agua es 1.0 y que cada marca tiene un valor de .2. Si la línea de superficie del líquido está entre líneas cuando el hidrómetro está flotando en la botella, dígales que estimen lo mejor que puedan.
12. Diga a los participantes que las mediciones reflejarán solo ligeras diferencias, pero que hagan lo mejor que puedan y registren sus hallazgos.
13. Diga a los participantes que sequen suavemente la paja entre los líquidos.
14. Instruya a los participantes de cada grupo para que compartan sus datos dentro del grupo después de que todos hayan completado la medición.
15. En función de los datos recopilados, indique a los participantes que ilustren y etiqueten una columna de densidad en su hoja de trabajo. La sustancia más densa se indica en la parte inferior, menos densa en la parte superior. Si hay más de un líquido de la misma densidad, enuméralos juntos.
16. Diga a cada grupo que va a proporcionarles un instrumento que fue fabricado y que lo use de la misma manera que su dispositivo de paja.
17. Indíqueles que lean y registren los valores del instrumento para cada uno de los líquidos. Recuérdales que lo limpien suavemente entre líquidos.
18. Indique a los participantes que ilustren y etiqueten una columna de segunda densidad en su hoja de trabajo en función del instrumento fabricado. La sustancia más densa se indica en la parte inferior, menos densa en la parte superior. Si hay más de un líquido de la misma densidad, enuméralos juntos.Evaluación

: La evaluación es continua a medida que los participantes trabajan juntos, registran datos y discuten los hallazgos entre sí.

Explicación

Pregunte a los participantes las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál fue tu experiencia al trabajar con el instrumento que hizo?Las respuestas de
   • variarán, pero la mayoría descubrirá que fue difícil obtener una medición precisa. Algunos pueden discutir las dificultades que tuvieron con el instrumento para mantenerse erguido u otro comportamiento defectuoso.

1. Compare y compare la experiencia de trabajar con el instrumento fabricado.Las respuestas de
   • variarán, pero la mayoría dirá que el dispositivo fabricado proporcionó mediciones más precisas y fue más fácil de usar. Los dos instrumentos eran similares porque ambos flotaban hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la sustancia líquida utilizada.

1. ¿Cómo se llama este instrumento y qué mide con precisión?
   • El instrumento es un hidrómetro y su función es determinar la gravedad específica de una sustancia.

1. ¿Qué es la gravedad específica?
   • La gravedad específica es similar a la densidad de una sustancia, pero no tiene unidades de medida. Esto se debe a que la gravedad específica es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad del agua. La gravedad específica del agua se da el valor de 1.000 cuando la temperatura del agua es de 60° F.

1. ¿encontrar el valor de agua destilada a ser 1.000? Si no, ¿por qué?
   • El agua estaba a temperatura ambiente y se da el valor de 1.000 cuando el agua está a 60 ° F. Se pueden haber observado ligeras diferencias.

1. ¿crees que la gravedad específica del agua del grifo o agua de lluvia sería el mismo que el agua destilada? Por qué o por qué no?
   • El agua del grifo contiene minerales, a diferencia del agua destilada. Demuestre esto colocando el hidrómetro en una muestra de cada uno por separado y pida a un voluntario que se acerque para leer los valores.

1. ¿cree usted que el peso específico de la leche y la leche descremada será el mismo?
   • La gravedad específica no es la misma debido al contenido de grasa en la leche. Sin embargo, hay muchos componentes de la leche y el contenido de grasa debe determinarse con otros métodos.

1. ¿La columna de densidad que creó fue la misma que su ilustración?
   • Las respuestas varían, pero un problema común es que algunas sustancias se mezclan entre sí, como el agua salada y el agua azucarada o el alcohol. Este es un buen ejemplo que más tarde puede llevar a la discusión de soluciones.

1. ¿Ha visto o puede pensar en lugares donde se utilizan los hidrómetros?
   • Después de ver los videos, los participantes responderán que los hidrómetros se utilizan para verificar las baterías de los automóviles. Los hidrómetros también se utilizan para comprobar el nivel de anticongelante en radiadores de automóviles, peceras de agua salada, elaboración de vino y cerveza, pruebas de leche y para necesidades específicas en muchas otras industrias. Cuando se les hace un análisis de orina en el consultorio del médico, las tiras de orina proporcionan un valor de gravedad específico. El rango normal está entre 1.020 -1.030. Valores más altos o más bajos que eso pueden indicar que el cuerpo no está funcionando normalmente y que el médico puede comenzar a hacer otras pruebas para hacer un diagnóstico adecuado.
   • Mostrar muestras de otros hidrómetros que se recogieron para esta lección.

1. pescados de agua Salada, son muy sensibles a los cambios en la salinidad. ¿Cómo puede controlar el agua para asegurarse de que la cantidad adecuada de sal marina esté en el tanque?
   • Un hidrómetro flotando en el tanque proporcionará un valor de gravedad específico. A continuación, debe utilizar un gráfico especial que compare la temperatura del agua y el valor de gravedad específica para encontrar el nivel de salinidad.

1. Lugar de un objeto que se hunde en un vaso de agua. ¿Qué harías para que este objeto flote?
   • Agregue cualquiera de las sustancias que aumentan la gravedad específica del agua, como el azúcar o la sal.Evaluación

: La evaluación continúa con respuestas orales y discusión de preguntas.

Elaboración

1. Diga a los participantes que su grupo va a crear una columna de densidad líquida basada en la gravedad específica medida de las sustancias con las que usaron anteriormente.
2. Indique a los participantes que seleccionen 4 líquidos que deseen usar para crear la columna, que no sea agua destilada, e ilustre cómo creen que se verá la columna de densidad.
3. Indíqueles a los participantes que compartan sus datos y la columna de densidad propuesta con otro grupo y expliquen sus razones para enumerar los líquidos en el orden que ilustraron, respaldándolos con datos.
4. Indique a los participantes que utilicen el cilindro graduado de 25 mL para crear su columna de densidad.
5. Instruya a los participantes a calibrar un pequeño vaso de plástico para beber de 10 mL vertiendo 10 mL de agua en el vaso y marcando el nivel en la parte exterior del vaso con un bolígrafo de marcado permanente.
6. Indique a los participantes que utilicen los líquidos de las botellas de muestreo utilizadas anteriormente para crear sus columnas de densidad.
7. Indique a los participantes que utilicen el vaso medidor de plástico que crearon para medir 10 ml de cada líquido que se utilizará en la columna de densidad.
8. Instruya a los participantes a inclinar ligeramente el cilindro y a verter lentamente cada líquido por el lado del cilindro en el orden que ilustraron, comenzando por el más denso.
9. Diga a los participantes que ilustren en una tarjeta de 3 x 5 su columna de densidad, como lo hicieron en su hoja de trabajo, y que la muestren junto a su columna construida.
10. Cuando todo el mundo haya terminado, diga a los participantes que caminen y vean las columnas de densidad de todos los demás grupos, asegurándose de no molestar los cilindros graduados.Instruya a los participantes a vaciar el contenido del cilindro graduado en el recipiente designado y a lavar los cilindros graduados con jabón y agua tibia.Evaluación

: Las columnas de densidad reflejarán la comprensión del estudiante y la discusión oral revelará cosas que eran correctas o que podrían mejorarse en el futuro.

Justificación

la Densidad es un concepto que es muy conceptual, y muchos ejemplos prácticos y experiencias ayudan a fomentar una mejor comprensión. Un error común es que la densidad se aplica solo a los sólidos cuando, de hecho, también se aplica a líquidos y gases. La densidad de un líquido en comparación con el agua se denomina gravedad específica. La gravedad específica de los líquidos es una medida que se usa constantemente en la industria, pero también se usa muy comúnmente en nuestra vida cotidiana, desde verificar los niveles adecuados de líquidos de baterías de automóviles y radiadores hasta análisis de orina en el consultorio del médico.

Estándares de ciencia

NORMA DE CONTENIDO NSES A: La ciencia como investigación

Como resultado de las actividades en los grados 5-8, todos los estudiantes deben

• Desarrollar el uso de herramientas y técnicas, incluidas las matemáticas, que se guiarán por la pregunta formulada y el diseño de las investigaciones de los estudiantes. El uso de computadoras para la recolección, el resumen y la presentación de pruebas es parte de esta norma. Los estudiantes deben poder acceder, recopilar, almacenar, recuperar y organizar datos, utilizando hardware y software diseñados para estos fines.
• Basan su explicación en lo que observaron, y a medida que desarrollan habilidades cognitivas, deben ser capaces de diferenciar la explicación de la descripción, proporcionando causas para los efectos y estableciendo relaciones basadas en la evidencia y el argumento lógico. Este estándar requiere una base de conocimientos sobre la materia para que los estudiantes puedan realizar investigaciones de manera efectiva, porque el desarrollo de explicaciones establece conexiones entre el contenido de la ciencia y los contextos dentro de los cuales los estudiantes desarrollan nuevos conocimientos.
• Piense críticamente sobre la evidencia, incluyendo decidir qué evidencia debe usarse y dar cuenta de los datos anómalos. Específicamente, los estudiantes deben poder revisar los datos de un experimento simple, resumir los datos y formar un argumento lógico sobre las relaciones de causa y efecto en el experimento. Los estudiantes deben comenzar a exponer algunas explicaciones en términos de la relación entre dos o más variables.

NORMA DE CONTENIDO NSES B: Ciencia Física

Como resultado de sus actividades en los grados 5-8, todos los estudiantes deben desarrollar un entendimiento de que

• Una sustancia tiene propiedades características, como densidad, punto de ebullición y solubilidad, todas las cuales son independientes de la cantidad de la muestra. Una mezcla de sustancias a menudo se puede separar en las sustancias originales utilizando una o más de las propiedades características.

NORMA DE DESARROLLO PROFESIONAL DE NSES A

El desarrollo profesional para profesores de ciencias requiere el aprendizaje de contenido científico esencial a través de las perspectivas y métodos de investigación. Las experiencias de aprendizaje de ciencias para los maestros deben involucrar a los maestros en la investigación activa de fenómenos que se pueden estudiar científicamente, interpretar los resultados y dar sentido a los hallazgos de manera consistente con el entendimiento científico aceptado actualmente.

NSES ESTÁNDAR DE DESARROLLO PROFESIONAL B

El desarrollo profesional para profesores de ciencias requiere integrar el conocimiento de la ciencia, el aprendizaje, la pedagogía y los estudiantes; también requiere aplicar ese conocimiento a la enseñanza de las ciencias. Las experiencias de aprendizaje para profesores de ciencias deben conectar e integrar todos los aspectos pertinentes de la ciencia y la educación científica.

Mejores Prácticas de enseñanza

• Ciclo de aprendizaje
• Investigación
• Habilidades de proceso científico

Marco de tiempo

1 1/2 horas

Preparación

1. Cree una solución de agua salada utilizando 35 gramos de sal kosher a 1 l de agua. Mezclar en el frasco de 2 litros y agitar vigorosamente hasta que la sal se disuelva por completo.
2. Cree una solución de azúcar como se describe para el agua salada.
3. Corta las tapas de las 20 oz. botellas de agua para crear un recipiente de 10 cm de altura desde el fondo.
4. Cree un conjunto de líquidos para cada grupo llenando las botellas de agua cortadas a 1 cm de la parte superior. Etiquete cada frasco adecuadamente con un marcador permanente. El juego debe incluir 1 botella de cada una de las siguientes:
   1. agua destilada
   2. agua salada
   3. agua azucarada
   4. jarabe de maíz
   5. alcohol isopropílico
   6. aceite
   7. vinagre

Seguridad

Las columnas de densidad deben vaciarse en un recipiente designado. El recipiente se puede lavar y enjuagar en el fregadero con jabón y agua tibia.

Evaluación

N/A

Explicación de la ciencia

Los hidrómetros son tubos de vidrio cilíndricos calibrados que están cargados con plomo o mercurio y se utilizan para encontrar la gravedad específica de un líquido. La gravedad específica es la relación de la densidad de un líquido en comparación con la densidad del agua a 60 grados F. No hay unidades de medida asociadas a ella porque es una comparación. Por ejemplo, la densidad del agua a 60 grados F es de 1.000 g/cm3. Su gravedad específica es de 1.000. La densidad del amoníaco es .8974 g / cm3. Su gravedad específica en comparación con el agua es .8974, lo que significa que es más ligero que el agua.

El hidrómetro se baja en una columna alta del líquido a medir y se deja flotar en posición vertical. Se extrae una lectura del hidrómetro en el punto en el que la superficie del líquido toca el vástago de vidrio. Los hidrómetros funcionan sobre la base del Principio de Arquímedes. Cuando el hidrómetro se coloca en una columna alta de líquido, el líquido se eleva mediante una fuerza proporcional al peso del líquido desplazado. Los hidrómetros flotan más bajo en líquidos de baja densidad y más alto en líquidos de alta densidad.

Hay hidrómetros universales, pero en varias industrias el rango de gravedad específica para líquidos que utilizan es muy pequeño. Por lo tanto, los hidrómetros están diseñados para valores grandes o pequeños.

Folletos

Tabla de datos de medición de líquidos y Hoja de trabajo

Extensiones

Actividades en el Kit 2 de Plásticos prácticos del American Chemical Council

Las panaderías miden la gravedad específica de su masa para asegurar la calidad y consistencia. Investigue otras industrias para aprender cómo la gravedad específica es importante en lo que hacen.

Investigue cómo funciona el radiador de un automóvil y la importancia del anticongelante en el radiador. Aprenda a encontrar la gravedad específica del fluido para que el radiador funcione correctamente.

Plantilla de Implementación de lección

Descargar Plantilla de Implementación de lección: Documento de Word o Archivo PDF

Equidad

Intente asegurarse de que todos los participantes hayan participado y expresado sus ideas verbalmente o a través de comentarios escritos. Al trabajar en parejas o grupos, trate de hacer que los grupos sean lo más heterogéneos posible, siendo sensibles a las necesidades específicas de los individuos.

Resources

None available for this module.

http://www.wisegeek.com/what-does-a-car-radiator-do.htm

http://www.expertvillage.com/video/27218_cars-care-radiator-coolant.htm

http://www.encyclopedia.com/doc/1E1-hydromet.html

http://leebrewery.com/hydromet.htm

http://www.diynetwork.com/diy/lp_fish/article/0,2041,DIY_14062_2271617,00.html

http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

http://www.ecawa.asn.au/home/jfuller/liquids/hydrometers.htm

http://www.grandpapencil.net/science/hydrom.htm

http://www.msp.umb.edu/salt_water_wedge.html

http://www.anytestkits.com/utk-specific-gravity-of-urine.htm

http://www.americanchemistry.com/s_plastics/hands_on_plastics2/introduction/default.asp