Cuadernillo PhET La materia y sus interacciones 2023.pdf

Exelente material para el uso de la material y sus interacciones

2. Primer Semestre La materia y sus interacciones
1

Cuadernillo
de actividades PhET
La materia y sus interacciones

Primera edición, 2023


Rubén Perea Leyva
Compilador
Veracruz, México

Diseño de portada inspirado en el diseño de https://www.canva.com/p/zerodesign/

3. Directorio






















Kathy Perkins – Directora
Carl Wieman - Fundador, Consejero principal
Rebecca Vieyra – Directora asociada de iniciativa PhET Global
Diana López – Embajadora para Latinoamérica
El presente cuadernillo de actividades PhET fue creado en el marco de las iniciativas de
PhET Global, Fellowship 2022

Todas las simulaciones en este cuadernillo se encuentran disponibles en PhET Interactive
Simulations (https://phet.colorado.edu/es/), son recursos educativos abiertos y se
proporcionan bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
Andrés Aguirre Juárez – Director general
Martha Elena Coronel Yáñez – Directora académica

4. Primer Semestre La materia y sus interacciones
3

Índice


Presentación ....................................................................................................................................... 5
Progresión 1 ....................................................................................................................................... 9
Progresión 1/Actividad 1 Certamen de modelos atómicos ......................................................... 10
Progresión 1/Actividad 2 Santos Protones .................................................................................. 18
Progresión 1/Actividad 3 Locos por las moléculas: Una Odisea Química................................ 24
Progresión 2 ..................................................................................................................................... 35
Progresión 2/Actividad 1 ¿Flota o se Hunde? ............................................................................. 36
Progresión 3 ..................................................................................................................................... 42
Progresión 3 /Actividad 1 (1ª parte) Energía Térmica y Cambios de Estado ........................... 43
Progresión 3 /Actividad 1 (2ª parte) Energía Térmica y Cambios de Estado ........................... 48
Progresión 4 ..................................................................................................................................... 56
Progresión 4 /Actividad 1 Explosión de Gas ............................................................................... 57
Progresión 5 .................................................................................................................................... 63
Progresión 5 /Actividad 1 Explicando la Refracción de la Luz ................................................. 64
Progresión 6 ..................................................................................................................................... 70
Progresión 6 / Actividad 1 Conservación de la masa: ¡El Desafío de las Ecuaciones-sonrientes! 71
Progresión 7 ..................................................................................................................................... 78
Progresión 7 / Actividad 1 Formas y Cambios de Energía ........................................................ 79
Progresión 8 ..................................................................................................................................... 92
Progresión 8 / Actividad 1 (1ª. parte) Hablemos de Temperatura .............................................. 93
Progresión 8 / Actividad 1 (2ª. parte) Hablemos de Temperatura .............................................. 97
Progresión 8 / Actividad 1 (3ª. parte) Hablemos de Temperatura ............................................ 103
Progresión 9 ................................................................................................................................... 105
Progresión 9 /Actividad 1 Bajo Presión .................................................................................... 106
Progresión 10 ................................................................................................................................. 115
Progresión 11 ................................................................................................................................. 116
Progresión 11 / Actividad 1 Es PhET-Tacular: Descubriendo las Transformaciones de Energía . 117
Progresión 12 ................................................................................................................................. 126
Progresión 12 / Actividad 1: Predicciones Las Travesuras de la Transferencia Térmica ...... 127

5. Progresión 13 ................................................................................................................................. 137
Progresión 13 / Actividad 1 No es un Cambio… Es una Crísis ............................................... 138
Progresión 14 ................................................................................................................................. 147
Progresión 14 / Actividad 1 Luces, materia, ¡acción! ............................................................... 148
Progresión 15 ................................................................................................................................. 154
Progresión 16 ................................................................................................................................. 155





Imágenes empleadas en la presentación:
Propiedad del compilador y están disponibles para su uso por
parte del lector solo con fines educativos.
Rubén Perea Leyva

Imágenes de inicio en cada hoja de actividad bajo términos de:
https://www.pngwing.com/terms-of-use

6. Primer Semestre La materia y sus interacciones
5

Presentación

El presente cuadernillo ha sido diseñado con base en la alineación al nuevo marco curricular común
del colegio de bachilleres del estado de Veracruz y como complemento al texto oficial del colegio. Y
ha sido creado para guiar a los estudiantes en el aprendizaje de los conceptos fundamentales
relacionados con la materia y sus interacciones. Por medio de este, los estudiantes podrán explorar
los principios básicos de las ciencias naturales a través de la realización de una serie de actividades
interactivas.
Cada actividad ha sido diseñada para ser utilizada con las simulaciones interactivas PhET, lo que
permite una experiencia de aprendizaje activo y significativo. Las actividades incluidas en este
cuadernillo son una compilación de actividades enviadas a PhET (https://phet.colorado.edu/es) en la
sección Recursos para profesores: Actividades. (esta opción aparece al dar clic en cada simulación)
Con la finalidad de enriquecer el trabajo docente se incluyen, en algunos casos, dos o hasta tres
actividades por cada progresión, para que el profesor pueda elegir aquella o aquellas que crea más
acorde a su contexto. En los créditos de cada actividad hay un enlace a la página PhET donde se
puede consultar la actividad original y plan de clase del autor donde tendrás ideas y recomendaciones
para aplicar dicha actividad. (para acceder a esto se debe estar registrado como docente en la página
de PhET)
Las simulaciones PhET son un conjunto de herramientas didácticas interactivas y gratuitas
desarrolladas por la Universidad de Colorado Boulder, que buscan facilitar la comprensión de
conceptos complejos de la física, la química, la biología, las matemáticas y otras áreas de la ciencia.
Estas simulaciones son diseñadas para que los estudiantes puedan experimentar y visualizar las leyes
y fenómenos científicos en acción, a través de la manipulación de variables y la observación de sus
efectos en tiempo real.
Fundado en 2002 por el ganador del Premio Nobel Carl Wieman, las simulaciones de PhET se basan
en investigación educativa extensiva e involucran a los estudiantes mediante un ambiente intuitivo y
similar a un juego, en donde aprenden explorando y descubriendo.
Cada actividad incluida en este cuadernillo está basada en el aprendizaje activo, el cual es un enfoque
educativo que pone énfasis en la participación dinámica de los estudiantes en la construcción de su
propio conocimiento. En lugar de simplemente recibir información de forma pasiva, los estudiantes
se involucran en la investigación, exploración y resolución de problemas, lo que les permite
desarrollar habilidades de pensamiento crítico, creatividad y autonomía.
PhET recomienda las siguientes tres estrategias específicas de aprendizaje activo:

• Indagación con la Clase Entera
• Clases Demostrativas Interactivas
• Preguntas Conceptuales con Instrucción entre Pares.

7. Indagación con la Clase Entera

El método de indagación se basa en la premisa de que los estudiantes aprenden mejor cuando están
activamente involucrados en el proceso de descubrimiento y construcción del conocimiento. En lugar
de proporcionar respuestas directas, el profesor actúa como un facilitador, guiando y apoyando a los
estudiantes a medida que realizan investigaciones, formulan preguntas, diseñan experimentos,
recolectan y analizan datos, y llegan a sus propias conclusiones.
El método de enseñanza-aprendizaje por
indagación fomenta el pensamiento crítico, la
resolución de problemas, la colaboración y la
creatividad en los estudiantes. Les proporciona
una experiencia de aprendizaje significativa y
les ayuda a desarrollar habilidades y
competencias fundamentales para su desarrollo
académico y personal.
La indagación en el aula utilizando simuladores
PhET puede ser una excelente manera de
fomentar la participación activa de los
estudiantes y promover el aprendizaje práctico.
Aquí tienen algunas recomendaciones para los profesores:
1. Familiarízate con los simuladores PhET: Antes de utilizar los simuladores en el aula, tómate el
tiempo necesario para explorarlos y entender cómo funcionan. Visita el sitio web de PhET y prueba
diferentes simuladores relacionados con los conceptos que planeas enseñar. Esto te permitirá estar
preparado y sentirte cómodo al utilizarlos con tus estudiantes.
2. Identifica los objetivos de aprendizaje: Antes de comenzar una lección con un simulador PhET,
asegúrate de tener claros los objetivos de aprendizaje que deseas lograr. Considera cómo el simulador
puede ayudar a los estudiantes a comprender conceptos específicos y diseñar actividades o preguntas
que los guíen en ese proceso.
3. Promueve la exploración activa: Fomenta que los estudiantes exploren activamente el simulador y
realicen sus propias investigaciones. Invítalos a realizar diferentes ajustes, experimentar con variables
y observar los resultados. Anima a los estudiantes a formular preguntas y a buscar respuestas por sí
mismos utilizando el simulador.
4. Facilita la discusión y el intercambio de ideas: Después de que los estudiantes hayan tenido tiempo
para explorar el simulador, organiza una discusión en clase donde puedan compartir sus hallazgos,
plantear preguntas y debatir conceptos. Anímalos a explicar sus conclusiones y a proporcionar
evidencia basada en sus observaciones con el simulador.
5. Proporciona orientación y retroalimentación: A medida que los estudiantes trabajen con el
simulador, bríndales orientación y retroalimentación individualizada. Observa su progreso, responde
a sus preguntas y ofrece sugerencias para mejorar su comprensión. Asegúrate de que los estudiantes
estén utilizando el simulador de manera efectiva y comprendan los conceptos subyacentes.

8. Primer Semestre La materia y sus interacciones
7

6. Integra la indagación con otras estrategias de enseñanza: Combina el uso de los simuladores PhET
con otras estrategias de enseñanza, como demostraciones en vivo, experimentos prácticos, proyectos
o discusiones en grupo. Esto ayudará a los estudiantes a conectar el aprendizaje basado en simuladores
con otras formas de adquirir conocimientos y habilidades.
7. Se incluyen las hojas de trabajo para el alumno, mismas que se recomienda tenga cada estudiante
para su solución.

Clases Demostrativas Interactivas
La Clase Demostrativa Interactiva (CDI) es una estrategia activa para situaciones en las que los
profesores presentan la simulación delante de la clase entera o es el alumno quien verifica la
simulación para corroborar sus predicciones. Lo que distingue a una CDI de otras estrategias de
presentación frente a la clase es que los profesores deben preparar un documento para los estudiantes
llamado "hoja de predicciones". Una hoja de predicciones está dividida en demostraciones que
incluyen una o varias preguntas de predicciones que se trabajan en la clase, incluyendo espacio para
que los estudiantes anoten sus ideas y observaciones.
Una CDI involucra la participación de todos
los estudiantes, ya que los profesores pueden
utilizar la hoja de predicciones como
herramienta para registrar evidencia del
trabajo en clase, y los estudiantes pueden
usarla como apuntes de la misma. La hoja de
predicciones también permite profundizar en
las preguntas y demostraciones, puesto que,
al disponer de un documento en el que los
alumnos pueden anotar sus ideas, se pueden
hacer preguntas que requieran dibujar,
graficar y escribir, lo que permite establecer
conexiones entre diferentes representaciones
y modelos. De igual manera se anexa una
“hoja de observaciones o demostraciones”
con la finalidad que el alumno anote lo que observa durante la realización del experimento virtual y
pueda contrastar sus predicciones con lo que en realidad ocurre en el fenómeno a estudiar.
Los pasos sugeridos para desarrollar cada demostración de una CDI son los siguientes:
1. Presentación de la situación: Presenta a tus estudiantes el escenario o contexto experimental de la
demostración utilizando elementos sacados de la simulación.
2. Elaboración de las predicciones individuales: Pide a los estudiantes que escriban individualmente
sus predicciones sobre el resultado de un experimento en su hoja de predicciones.
3. Discusión en grupos pequeños: Pide a los estudiantes que discutan con sus compañeros más
cercanos y que compartan sus predicciones. Si hay diferentes predicciones en los grupos de discusión,
pide a los estudiantes que las incluyan todas en su hoja de predicciones.

9. Puedes sugerir a los alumnos que escriban las predicciones del grupo de discusión con un color
diferente para que puedan distinguir las predicciones del grupo de sus predicciones personales.
4. Discusión grupal para recolectar todas las predicciones: En una discusión grupal, los estudiantes
comparten las diferentes predicciones y discute el razonamiento detrás de cada predicción.
5. Presentación del resultado de la demostración con la simulación: El docente realiza el
experimento virtual con la simulación delante de toda la clase, se recomienda el uso de proyector,
las veces que sean necesarias para que los estudiantes puedan hacer observaciones. Una variación, de
gran utilidad cuando no se cuenta con proyector, consiste en que el alumno explore la simulación y
verifique por el mismo si sus predicciones fueron correctas.
6. Discusión grupal sobre el resultado de la demostración: pide a los estudiantes que describan lo que
ven y lo comparen con su propia predicción. Juntos discutan las observaciones, resultados y la
explicación de esos resultados.
7. Documentación de resultados y observaciones: Pide a los estudiantes que escriban los resultados
finales de forma individual. Algunos profesores usan la misma hoja de predicciones para que se
anoten las observaciones, y otros profesores hacen una copia de este documento cambiando la palabra
“predicción” por “observación”, y es el que piden a los estudiantes que conserven como parte de
las notas de la clase.
A continuación, te dejo el enlace para que accedas a los talleres virtuales que ofrece PhET en su
página web.
Trabaja en estos talleres para conocer las estrategias pedagógicas sugeridas
por PhET. Alternativamente, toma nuestra especialización de
Coursera "Aprendizaje Activo STEM con Simulaciones Interactivas
PhET".
Los profesores de matemáticas que cuenten con un dispositivo por cada
estudiante pueden realizar el taller Enseñar matemáticas con PhET.
Estoy firmemente convencido de que este trabajo tiene el potencial de
enriquecerse y mejorarse aún más. Por lo tanto, agradezco sinceramente
cualquier observación o comentario que pueda enriquecer este "
Cuadernillo de actividades PhET: La materia y sus interacciones". Su
aporte será fundamental para perfeccionar este material y beneficiar a
nuestros estudiantes.




Compilador
Ing. Rubén Perea Leyva (PhET Fellow 2022)
[email protected]
Docente de plantel 50
Veracruz, Ver. México
http://bit.ly/3quZgJq
Talleres Virtuales
PhET
APRENDE MÁS

10. Primer Semestre La materia y sus interacciones
9

Progresión 1





¿De qué está hecho el universo?
En la búsqueda de una respuesta durante cientos de años los
filósofos y científicos estudiaron todo desde las partículas más
pequeñas del universo hasta eventos cataclísmicos que suceden a
mil millones de kilómetros de distancia. En estrellas como nuestro
sol es que se generan los elementos más comunes. Las estrellas
están compuestas en gran parte por hidrógeno pero cuando los
átomos de hidrógeno se recalientan se fusionan para formar
elementos más pesados que van desde el helio hasta otros como el
hierro, las estrellas son como hornos cuanto más se “cocinen” los
elementos de una estrella más elementos son creados, pero nuestro sol no
es lo suficientemente caliente no posee la energía para crear elementos más allá del hierro, sin
embargo nuestros cuerpos están formados por elementos como el cobalto y el níquel que están más
allá del hierro. Cuando las estrellas explotan (supernovas) se alcanzan trillones de grados,
temperaturas tan altas que se podría golpear fuertemente hierro y distintos elementos para crear
uranio, plutonio y todos los otros elementos de la tabla periódica entonces cuando observen su cuerpo,
cuando miren los elementos que los rodean simplemente dense cuenta que estamos hechos de polvo
de estrellas; venimos de las estrellas. (fragmento inspirado en el video: “El sueño de Mendeléiev”)
En el vasto universo, el átomo es una de las piedras angulares que ha impulsado nuestro entendimiento
de la naturaleza. El átomo está compuesto por tres partículas fundamentales:
protones, neutrones y electrones. Los protones tienen carga positiva y
se encuentran en el núcleo del átomo. Los neutrones, por otro lado,
no tienen carga eléctrica y también residen en el núcleo. Los
electrones, con carga negativa, orbitan alrededor del núcleo en
regiones llamadas "órbitas" o "capas".
La distribución de electrones en las órbitas alrededor del núcleo
sigue una serie de reglas y principios cuánticos. Los electrones
llenan las órbitas más cercanas al núcleo antes de ocupar las órbitas
exteriores. Esta organización determina las propiedades químicas de
un átomo y cómo interactúa con otros átomos para formar moléculas.
Las moléculas son estructuras fundamentales en la química y están compuestas por átomos. La
combinación de diferentes átomos en una molécula se da a través de enlaces químicos, que son fuerzas
que mantienen a los átomos unidos.
La diversidad de moléculas que existen en el universo es enorme y juegan un papel crucial en los
procesos químicos y biológicos.
La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Todas las
sustancias están formadas por alguno o varios de los más de 100 elementos
químicos que se unen entre sí mediante diferentes tipos de enlaces.
Progresión

11. Progresión 1/Actividad 1
Certamen de
los modelos atómicos

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________
Objetivos de Aprendizaje
• Describir la estructura del átomo, identificando cada una de sus partes.
• Calcular el número de protones, electrones y neutrones de un átomo a partir de su número
atómico y su masa, partiendo así a la definición de ion y átomo neutro.
• Definir ion y átomo neutro mediante cálculo de número de protones, electrones y neutrones
a partir del número atómico y masa
• Construir modelos atómicos a partir del cálculo de los protones, electrones y neutrones del
átomo.
Actividad Pre-Laboratorio
A continuación, se le muestra el átomo de Helio, usted deberá indicar las partes del átomo
colocando en cada una de las flechas, el nombre correspondiente.











A partir de la imagen anterior,
completa la siguiente tabla con
la información del Helio:

12. Primer Semestre La materia y sus interacciones
11

Juego Abierto
Juega con la simulación PhET “Construye un átomo” durante 5 minutos: Accede mediante el enlace
o código QR
https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-
atom_es.html
Describe qué componentes identificaste y qué podrías realizar con la
simulación:











Con ayuda de la simulación construye tres átomos, y completa la tabla a partir de cada átomo
creado.
Nombre del átomo
creado
Cantidad de
protones
Cantidad de
neutrones
Cantidad de
electrones
¿Es un átomo
neutro? (si/no)

13. Recopila e Interpreta los Datos

Usando la ventana “símbolo ” crea aleatoriamente 3 átomos neutros y

complete la siguiente tabla haciendo uso de la fórmula , encuentra las partículas

subatómicas correspondientes.
Recordar: A simboliza la masa atómica, Z simboliza el número atómico y X es el símbolo del
elemento.
Elemento A Z
Cantidad de
protones
Cantidad de
neutrones
Cantidad de
electrones



16


8 8 8 8

14. Primer Semestre La materia y sus interacciones
13











Haciendo uso de la ventana “átomo” cree dos modelos atómicos para el mismo elemento,
procure que uno de ellos debe ser ion y el otro un átomo neutro. A continuación, redacte las diferencias
entre cada uno de los átomos. Dibuje los resultados en el espacio correspondiente de la siguiente
tabla.

Modelo atómico iónico Modelo atómico del átomo neutro ¿Qué diferencias observa?

15. Conclusiones: Con base a tu experiencia con el simulador, responde a las siguientes preguntas:
¿Cómo define un átomo neutro?









¿Qué hizo para transformar los iones a átomos neutros?









Discuta sus respuestas con sus compañeros y anote su conclusión grupal.

16. Primer Semestre La materia y sus interacciones
15

Actividad Post-Laboratorio
Indicaciones: elabore el modelo atómico de los elementos propuestos haciendo uso de los materiales
solicitados, desarrolle el procedimiento en la siguiente tabla, y posteriormente desarrolle el modelo
atómico físico y confírmelo con el simulador en la ventana “átomo”.
Nota: Haga uso de distintos colores para representar los protones, electrones y neutrones, use el papel
aluminio para representar los orbitales.
Elemento
Fórmula

A Z
Cantidad de
protones
Cantidad de
neutrones
Cantidad de
electrones
Li







N







Be

17. Compare con sus compañeros cada modelo atómico creado, posteriormente preséntelo a su docente.
Compare los siguientes átomos y a partir de las imágenes complete cada una de las tablas.



Partícula Cantidad
Protones
Neutrones
Electrones
Orbitales

Partícula Cantidad
Protones
Neutrones
Electrones
Orbitales


¿Qué diferencia puede apreciar?

18. Primer Semestre La materia y sus interacciones
17

Discuta sus respuestas con sus compañeros y anote su conclusión grupal.













Fin de la actividad


















Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Emy Reyes
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/6978

19. Progresión 1/Actividad 2

Santos Protones
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de Aprendizaje
• Relacionar el número de protones en el núcleo con un determinado elemento del sistema
periódico, estableciendo que el número de electrones en el átomo neutro es igual al número
de protones en el núcleo, y, aplicar este principio a la determinación de la carga eléctrica
de iones monoatómicos.
• Conocer la descripción elemental de algunos modelos atómicos precursores de la teoría
moderna del átomo y valorar su importancia histórica.
• Conocer los nombres y símbolos de los primeros diez elementos del sistema periódico,
construir sus modelos del átomo a partir del simulador.

Ideas Iniciales: Vamos a trabajar con globos (15 min)
En esta sección identificaremos qué ideas tienes sobre la materia y su naturaleza eléctrica. Trabajen
en grupo y luego comparte con el resto tus anotaciones. Sigue las instrucciones:
1. Coloquen sobre una mesa los trozos de papel.
2. Froten un globo inflado en su cabeza y acerquen la parte
frotada a los trozos de papel, sin tocarlos (ver imagen).
Muévanlo suavemente hacia los lados
3. Ahora, froten el globo en sus cabezas junto con una bolsa de nylon
varias veces. Acércalas y observa qué sucede.
Respondan las siguientes preguntas:
a. ¿Qué ocurrió cuando acercaron el globo a los trozos de papel? Expliquen.

20. Primer Semestre La materia y sus interacciones
19

b. ¿Qué ocurrió cuando acercaron la bolsa de nylon al globo? Expliquen.





c. ¿Qué pasa cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro que no lo está?





d. ¿Qué sucede cuando acercan dos cuerpos que tienen la misma carga?





e. ¿Qué conclusiones pueden plantear respecto a la naturaleza de la materia?






Registra tus Ideas Iniciales y participa en la discusión grupal
Juego Abierto. Usamos el simulador
Juega con la simulación PhET “Construye un Átomo”
( https://phet.colorado.edu/es/simulations/build-an-atom).

21. Describe las tres cosas más importantes que te llamaron la atención:










Compartimos nuestros descubrimientos con el resto de la clase.
Actividad de Indagación Guiada:
Completa el siguiente cuadro y comprueba tus respuestas con tu compañero:
Dibujo de la herramienta de PhET ¿Cómo se llama?







En pequeños grupos, completa el cuadro empleando el simulador:

Protones
(P
+
)
Neutrones
(N)
Electrones
(e
-
)
¿Qué átomo es?
¿Cuál es su
número
atómico (Z)?
¿Qué valor es A
(número de
masa)?
6 6
7 14
10 9
10 10

22. Primer Semestre La materia y sus interacciones
21

¿Qué herramientas tuviste en cuenta para completar el cuadro?





Registra tus respuestas y participa en la discusión grupal.
Empleando el simulador, completamos:

¿Ion o átomo?
Litio (Li) tiene 3 P, 4 N y 2 e-




Oxígeno (O) tiene 8 P, 8 N, 10 e-




Boro (B) tiene 5 P, 11 N, 5e-





Con tu grupo de trabajo, ¿cómo se dieron cuenta si era +ION, ¿-ION o ÁTOMO NEUTRO?







Momento de reflexión:
Hasta ahora has trabajado en la ventana “átomo”, puedes compartir en este espacio tus
descubrimientos de “cómo se construye un átomo”:

23. Ahora cambiemos a la ventana “Símbolo” y representa simbólicamente los átomos de
la actividad 2, trabajada previamente:

Átomo Representación Simbólica

















RETO: Realiza la representación simbólica de la actividad 3:
REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA
LITIO





OXÍGENO






Registra tus respuestas y participa en la discusión grupal.
Cerrando actividades: MODO JUEGO
Pon a prueba tus conocimientos, para ello accede a la ventana modo juego y
escribe 5 desafíos que hayas resuelto.





Momento de compartir con el resto de la clase tus actividades.

24. Primer Semestre La materia y sus interacciones
23

Conclusiones: (tiempo 10 min)
Responde las siguientes preguntas de manera individual:
¿Qué sucede cuando el átomo tiene más electrones que protones?



Y si fuera el proceso inverso, hay más protones que neutrones.





Explica con tus palabras qué significa “es un átomo neutro”




¿Qué saber o saberes crees que son los más importantes de la clase de hoy?





De tus ideas iniciales y lo abordado en esta clase, ¿qué puedes compartir?




Fin de la actividad







Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Roxana Jaramillo
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7160

25. Progresión 1/Actividad 3

Locos por las Moléculas:
Una Odisea Química
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________
Objetivos de aprendizaje:
• Describe la diferencia entre el nombre de una molécula y la fórmula química.
• Distinguir entre el coeficiente y el subíndice en una fórmula química.
• Usar representaciones pictóricas de moléculas para generar fórmulas químicas.

Ideas Previas
1. Usamos símbolos para representar átomos.
a. ¿Cuál es el símbolo químico del átomo de hidrógeno?





b. ¿Cuál es el símbolo químico del átomo de oxígeno?






c. ¿Cuál es el símbolo químico del átomo de carbono?

26. Primer Semestre La materia y sus interacciones
25

2. Usamos fórmulas químicas para representar moléculas individuales y grupos de moléculas. Escribe
la fórmula química de cada molécula o grupo de moléculas.
Moléculas Fórmula

27. Ahora, dada la fórmula dibuja las moléculas. Elige los átomos correctos y dibuja las moléculas
indicadas en la tabla. Usa las siguientes imágenes como guía para tus dibujos.



Moléculas Fórmula
CO
3N2
F2
HCl
2NO

28. Primer Semestre La materia y sus interacciones
27

Actividad
Explora la Simulación “Construye una molécula”
(https://phet.colorado.edu/sims/html/build-a-
molecule/latest/build-a-molecule_es.html)











Explora las ventanas, comparte con tu compañero de equipo y de la discusión reflexiona al menos
tres aspectos sobre qué te llaman mayormente la atención de tu exploración.













● Después de tu exploración: deja la simulación en sus condiciones iniciales de uso.
● Recuerda… nada de la simulación PhET se daña. ¡aprende jugando!

29. La siguiente actividad se realiza utilizando la ventana
Con base en tu exploración previa del simulador, explica
¿Cómo sabes que has completado una molécula? Escribe los elementos o palabras que hacen falta
en la siguiente imagen













Usando el simulador construye las siguientes moléculas y completa el cuadro dibujando o escribiendo
la información que se solicita. Ver primer ejemplo.
Molécula Nombre y representación Representación 3D
H2O

O2






H2







CO2

30. Primer Semestre La materia y sus interacciones
29

N2






NH3






CH3F






CH4






O3






N2O






C2H2






SiH4






H2S

31. ¿Qué retos tuviste que afrontar para poder tener acceso a todos los compuestos que aparecen en la
tabla?





Escribe el número de colecciones que tuviste que desarrollar para poder completar tu tabla.



¿Encontraste alguna o algunas moléculas que no aparecen en la tabla? ¿Cuáles?









¡Vamos más allá ¡

La siguiente actividad se realiza utilizando la ventana


Usando nuevamente el simulador llega a la meta planteada u objetivo que se te presentan a
continuación, y llena el cuadro de acuerdo con el ejemplo.
Meta u
objetivo
Representación
Nombre de la
molécula
2CO2



Dióxido de Carbono

32. Primer Semestre La materia y sus interacciones
31

2NH3




3NO




2CH3F




2BF3




3H2S






¡Excelente trabajo!

Con base en tu trabajo con el simulador reflexiona sobre lo siguiente y responde:
En 2NH3
¿Qué significa el gran 2 del inicio?

33. ¿Qué significa ese pequeño 3 junto al H?







Entonces… ¿Qué número tiene el N al lado?






Continuemos con nuestra
Odisea Quí mica


La siguiente actividad se realiza utilizando la ventana
Resuelve el siguiente desafío de la pestaña “Sala de exploración”
¿Cuál es la molécula más grande (con mayor cantidad de átomos) que puedes hacer?
Nombre de la molécula Fórmula química Dibújala









Genial exploraci ó n

34. Primer Semestre La materia y sus interacciones
33

Practica lo aprendido
Escribe las fórmulas químicas de cada una de las siguientes moléculas.
Imagen Fórmula











Dibuja las moléculas cuyas fórmulas se muestran en la tabla.
Fórmula Dibuja la molécula
2CO2





4N2

35. 2NH3





3H2O






Por último, analiza lo aprendido comparte con tus compañeros y escribe una reflexión final.









Fin de la actividad




Esta actividad ha sido traducida al español y adaptada para
este cuadernillo
AUTOR
Christine Denison, Emily Moore
Traducción Rubén Perea Leyva
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/3448

36. Primer Semestre La materia y sus interacciones
35

Progresión 2




Explorando la materia
La densidad de una sustancia se refiere a la relación entre su masa y su volumen. Es una propiedad
física que nos indica cuánta masa se encuentra contenida en un determinado volumen de la sustancia.
La fórmula para calcular la densidad es:
??????��????????????�??????�=
????????????????????????
??????��??????���

La unidad de medida más común para la densidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por
metro cúbico (kg/m³), aunque también se utilizan otras unidades como gramos por
centímetro cúbico (g/cm³) o gramos por mililitro (g/mL).
La densidad es una propiedad característica de cada sustancia y puede
utilizarse para identificarla. Por ejemplo, el agua tiene una densidad de
aproximadamente 1 g/cm³ a 4 grados Celsius, lo que significa que un
centímetro cúbico de agua tiene una masa de aproximadamente 1 gramo.
Si se tiene una sustancia desconocida con una densidad similar, se puede inferir que se
trata de agua o de una sustancia similar. La densidad también tiene aplicaciones en
diversas áreas de la ciencia y la industria.
Por ejemplo, en la industria alimentaria se utiliza la densidad para determinar la concentración de
azúcares en líquidos, mientras que en la geología se emplea para identificar minerales y rocas.
Además, la densidad es un factor importante en la flotación de objetos en
líquidos, ya que los objetos con una densidad menor que la del líquido
flotarán, mientras que aquellos con una densidad mayor se hundirán.
Es importante tener en cuenta que la densidad de una sustancia puede
variar con la temperatura y la presión.
Por lo tanto, es necesario especificar las
condiciones en las que se realiza la medición
de densidad para obtener resultados
precisos y comparables.




Progresión

Las moléculas están formadas por átomos, que pueden ser desde dos hasta miles.
Las sustancias puras están constituidas por un solo tipo de átomos, moléculas o
iones. Una sustancia pura tiene propiedades físicas y químicas características y a
través de ellas es posible identificarlas.

37. Progresión 2/Actividad 1

¿Flota o se hunde?

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Definir densidad
• Clasificar materiales con base en sus propiedades físicas, incluyendo su densidad relativa
(si se hunde o flota)
• Ser capaz de clasificar de manera creciente (o decreciente) la densidad relativa de los
objetos después de observar su comportamiento flotante.
• Determinar la densidad de un objeto mediante mediciones
Juega con la simulación.
Juega 5 minutos con la simulación de “Densidad”
https://phet.colorado.edu/sims/html/density/latest/density_all.html?locale=es






¿Qué puedes hacer? ¿Qué ocurre? Coméntalo con tu compañero.

38. Primer Semestre La materia y sus interacciones
37

2. Discusión grupal: Comparte con tus compañeros todo lo que has encontrado que se puede
realizar con la simulación.
3. Explorando diferentes materiales y diferentes tamaños.
a. ¿Qué materiales de la simulación se hunden?





b. ¿Qué materiales de la simulación flotan?







c. Sigue explorando …
Explica con tus propias palabras
¿Qué es volumen?





¿Qué es la masa?

39. d. Observa qué pasa cuando aumentas y disminuyes el volumen del bloque:
¿Cambia su masa? _______
Explica por qué esto tiene sentido:





¿Cambia su densidad? ______
Explica por qué esto tiene sentido:





¿Cambia el hecho de que flote o se hunda?







4. ¡Diseña tu propio bloque!
Experimenta creando tu propio bloque con el material que elijas con la opción “Personalizado”
¿Qué propiedades del bloque puedes cambiar?





¿Qué hace que sea más probable que un bloque se hunda? ¿Cómo afecta esto a la densidad del
bloque?

40. Primer Semestre La materia y sus interacciones
39

¿Qué hace que sea más probable que un bloque flote? ¿Cómo afecta esto a la densidad del bloque?







Intenta crear un bloque con una densidad MUY ALTA.
¿Crees que se hundirá o flotará? ________________
¿Cuál es el volumen de tu bloque? ______________
¿Cuál es la masa de tu bloque? _________________
Intenta crear un bloque con una densidad MUY BAJA.
¿Crees que se hundirá o flotará?_________________
¿Cuál es el volumen de tu bloque?_______________
¿Cuál es la masa de tu bloque? __________________

5. Discusión grupal: ¡Comparte lo que has descubierto al momento!
6. Tu amigo tiene tres bloques (A, B, y C) del mismo tamaño, pero no flotan todos igual en agua.

a. ¿Por qué crees que no flotan todos igual?

41. b. Empleando la opción de bloque “personalizado” comprueba tu respuesta jugando con tu bloque
para hacer que se comporte como A, luego como B y luego como C.
¿Qué has tenido que cambiar? _______________________
¿Podrían A, B y C estar hechos del mismo material? ¿Por qué o por qué no?






¿Qué bloque tiene la mayor masa? _____
¿Qué objeto tiene la segunda mayor masa? _______
¿Qué objeto tiene la menor masa?________

7. Usando la segunda ventana de la simulación Comprueba tus ideas usando la
opción bloques
a. Todos estos bloques tienen el/la mismo/a ______________.
b. Además de ser de diferentes colores, los bloques también tienen diferente





8. Explora los bloques de la opción
a. Todos los objetos tienen una masa de ___________ kg.
b. Todos los bloques tienen diferentes colores y diferente ______________.
c. Observa cómo flotan. ¿Qué te llama la atención?




Si todos los bloques tienen la misma masa, ¿Por qué crees que unos flotan y otros se hunden?

42. Primer Semestre La materia y sus interacciones
41

9. Calculando la densidad
Podemos conocer la densidad de los bloques empleando la fórmula de la densidad, si conocemos su
masa y su volumen.
���????????????�??????� =
�??????????????????
�������

Vamos a practicar con la fórmula usando la ventana 3 de la simulación eligiendo alguno
de los sets de bloques ¿Qué set elegiste? _______________ Ten mucho cuidado al determinar el
volumen del bloque.
Bloque Masa (kg) Volumen (L) Densidad (kg/L) ¿Flota o se hunde?
A
B
C
D
E
Fin de la actividad

Esta actividad ha sido traducida al español y adaptada para
este cuadernillo
AUTOR
Perkins, y Denison
Traducción Marta Espina y Diana López
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/5038

43. Progresión 3





¿Por qué nuestro planeta es habitable?
Nuestro planeta, la Tierra, es habitable debido a una combinación de
factores, incluyendo los cambios de estado de las sustancias y el
clima. Estos aspectos desempeñan un papel crucial en la creación
y mantenimiento de las condiciones adecuadas para la vida.
Los cambios de estado de las sustancias, como la
evaporación, la condensación, la solidificación y la
fusión, permiten la existencia de agua en sus diferentes
formas: líquida, sólida (hielo) y gaseosa (vapor de
agua).
El agua es esencial para la vida tal como la conocemos,
ya que participa en numerosos procesos biológicos y es
un medio en el que pueden ocurrir reacciones químicas
vitales.
Además, los cambios de estado del agua, como la evaporación y la condensación, también juegan
un papel importante en la regulación del clima.
El clima, por su parte, es el patrón promedio del tiempo atmosférico en una región determinada a lo
largo de un período prolongado. El clima de la Tierra es resultado de la interacción compleja entre
factores como la radiación solar, la rotación de la Tierra, la composición atmosférica, los océanos y
la geografía del planeta. Estos factores influyen en la distribución de la temperatura, la humedad, la
presión atmosférica y los patrones de viento en diferentes regiones.
El clima terrestre se caracteriza por su estabilidad y variabilidad dentro de ciertos límites, lo que
permite que los organismos vivos se adapten y evolucionen. Por ejemplo, la existencia de diferentes
zonas climáticas, desde los polos hasta los trópicos, proporciona una diversidad de hábitats que
albergan una amplia gama de especies.
Además, el ciclo del agua, impulsado por la radiación solar, la evaporación y la condensación,
distribuye el agua y los nutrientes a través del planeta, contribuyendo a la sustentabilidad de los
ecosistemas y la vida.
Progresión
Los gases y los líquidos están constituidos por átomos o moléculas que
tienen libertad de movimiento

44. Primer Semestre La materia y sus interacciones
43

Progresión 3 /Actividad 1 (1ª parte)

Energía térmica y cambios de Estado
(primera parte)

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________
Objetivos de aprendizaje:
• Predice cómo la energía térmica fluirá entre cuerpos a distintas temperaturas
• Describe el comportamiento molecular de los tres estados de la materia: sólido, líquido y
gaseoso al variar su cantidad de energía térmica en una sustancia.

Hablemos de transferencia de energía térmica o calor: observa las imágenes:
1. Escribe según la condición de pérdida o ganancia de calor entre los cuerpos que se
muestran en la imagen (ver ejemplo)

Gana calor Pierde calor




Hielo Mano

45. ¿Qué características tienen los cuerpos que ganan calor?









Y ¿Qué me dices de los que pierden?









Señala con una flecha (dibújala) por cada imagen la dirección en la cual fluirá la el calor en las
imágenes presentadas


Dirección que
fluye el calor
Justificación de tu respuesta:

46. Primer Semestre La materia y sus interacciones
45












En conclusión, el “calor se transfiere de la sustancia que tiene mayor calor (energía térmica) a la de
menor calor…” entonces, ¿Por qué los días fríos usualmente usamos un abrigo para sentirnos más
cálidos (mayor calor)? Si el abrigo tiene menor calor que nuestro cuerpo. Justifique su respuesta






Observa las imágenes


Entre el hierro y el aceite de oliva ¿Cuál posee mayor energía térmica? ¿Por qué? Razona tu
respuesta

47. ¿líquido, sólido o gaseoso? A continuación, se presentan moléculas de agua (H2O). Clasifica las
moléculas según su comportamiento en los estados de la materia




IMAGEN
Estados de la
materia: sólido,
líquido y gaseoso
Razonamiento

48. Primer Semestre La materia y sus interacciones
47

Socializa: es hora de compartir con tu compañero de equipo las ideas sobre las actividades, para
luego responder: ¿Qué relación guarda los estados de la materia con la energía térmica o calor?








Fin de la primera parte
Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Jesús Eduardo Villamizar Rincón
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7034

49. Progresión 3 /Actividad 1 (2ª parte)

Energía térmica y cambios de Estado
(segunda parte)

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________
Objetivos de aprendizaje:
● Predice cómo la energía térmica fluirá entre cuerpos a distintas temperaturas
● Describe el comportamiento molecular de los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso
al variar su cantidad de energía térmica en una sustancia
Juega con las simulaciones.
Durante 10 minutos abre las simulaciones PhET:
“Formas y cambios de energía”
https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-
changes/latest/energy-forms-and-
changes_all.html?locale=es

“Estados de la materia”
https://phet.colorado.edu/sims/html/states-of-
matter/latest/states-of-matter_es.html

50. Primer Semestre La materia y sus interacciones
49

Explora las ventanas, comparte con tu compañero de equipo y de la discusión reflexiona al menos
tres aspectos sobre qué te llaman mayormente la atención de tu exploración.










● Después de tu exploración: deja la simulación en sus condiciones iniciales de uso.
● Recuerda… nada de la simulación PhET se daña. ¡aprende jugando!


De acuerdo a tu experiencia y según las condiciones dadas (imagen) responde. Verifica tus
respuestas con la simulación


Describe lo
que pasará
con la
energía
térmica si:

Descripción






Descripción

51. Observa la imagen y responde. Verifica tus respuestas con la simulación

Si dejas caer el hierro en el aceite de oliva ¿Qué sucederá con la energía térmica? (cuadritos
de energía)






¿En algún momento dejará de fluir energía luego de caer el hierro en el aceite de oliva?









Un momento… observa la imagen


Describe ¿Cuál es el significado de este cuadrito de energía que se escapó del bloque de
hierro?

52. Primer Semestre La materia y sus interacciones
51

En alguna ocasión un científico importante dijo esta frase “la ausencia de luz se llama oscuridad”
(¿conoces el científico?), entonces debate con tu compañero de equipo la veracidad de esta frase: el
frío es la no circulación de energía térmica entre los cuerpos

Escribe tus reflexiones:









De acuerdo a la imagen: moléculas de agua en estado sólido (hielo) ¿Cuál de las siguientes opciones
(de la derecha) ayudará a llevar al estado gaseoso? Verifica tu respuesta con la simulación


Opción a Opción b





Opción c Opción d

Ningunas de las anteriores

53. Justificación de la respuesta anterior:







Observa la imagen del agua en un calorímetro, responde. Verifica tus respuestas con la
simulación

¿En cuál estado de la materia se encuentra esta agua? ¿Por qué?





Describe el comportamiento de las moléculas a medida que pierde
energía térmica

54. Primer Semestre La materia y sus interacciones
53

De acuerdo a tu experiencia y según las condiciones dadas (imagen) responde. Verifica tus
respuestas con la simulación

Describe el
comportamiento
entre las
moléculas a
medida que:

Descripción







Descripción






¿Qué relación guarda la oscilación, movimiento o vibraciones de las moléculas con la cantidad de
energía térmica de un objeto?
Razone su respuesta:




Es hora de jugar con la simulación. Observa la imagen:

55. Encuentra al menos dos formas distintas de aumentar la energía térmica del cubo de hierro, sin
colocarlo (el hierro) directamente en los calentadores. Completa la tabla con la descripción de tu
proceso.
Descripción del proceso
Procedimiento
uno





Procedimiento
dos







Detente un momento… informa a tu docente sobre la
culminación de tus actividades, si te sobro tiempo, verifica
tus respuestas y espera las indicaciones.


Reflexiona:
Discute con tu compañero de equipo la siguiente frase “para poder cambiar de estado de agregación
un cuerpo basta con aumentar o disminuir su energía térmica” anota estas reflexiones a
continuación
Reflexiones finales:

56. Primer Semestre La materia y sus interacciones
55

Comparte:
Comparte tus ideas con el resto de la clase y anota aquellas de otros grupos que ayudarán a entender
mejor el tema.
Conclusiones relevantes de otros grupos:







Fin de la actividad



Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Jesús Eduardo Villamizar Rincón
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7034

57. Progresión 4




Gases
La teoría cinética molecular es una teoría física que describe el comportamiento de los gases, y se
basa en las siguientes ideas principales:

Los gases están compuestos por partículas llamadas moléculas, que se
encuentran en constante movimiento y se comportan de manera aleatoria.

Las moléculas de un gas se mueven en línea recta y de manera continua hasta
que colisionan entre sí o con las paredes del recipiente.

Las moléculas de un gas tienen una masa insignificante en comparación con el
espacio vacío que ocupan, por lo que se consideran puntos materiales.
Las colisiones entre las moléculas y las paredes del recipiente son el origen de la presión ejercida por
el gas.
La energía cinética promedio de las moléculas de un gas está relacionada con la temperatura absoluta
del gas. A mayor temperatura, mayor es la energía cinética promedio de las moléculas.
Las moléculas de un gas no ejercen fuerzas de atracción o repulsión
significativas entre sí, excepto durante las colisiones.
En resumen, la teoría cinética molecular explica el comportamiento
de los gases basándose en la idea de que los gases están
compuestos por moléculas en constante movimiento y que las
propiedades macroscópicas, como la presión y la temperatura, se
pueden relacionar con las propiedades microscópicas de las
moléculas.
Esta teoría ha sido fundamental para comprender y describir una amplia gama de
fenómenos relacionados con los gases.
Progresión
En un gas las moléculas están muy separadas, exceptuando cuando
colisionan. En un Líquido las moléculas se encuentran en contacto unas
con otras.

58. Primer Semestre La materia y sus interacciones
57

Progresión 4 /Actividad 1

Explosión de Gas

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
Describir el comportamiento de los gases al cambiar la temperatura.
Juega con la simulación
Durante 10 minutos abre las simulaciones PhET
Gases: Intro
https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-
intro/latest/gases-intro_all.html?locale=es

Explora las ventanas, comparte con tu compañero de equipo y de la discusión reflexiona al menos
tres aspectos sobre qué te llaman mayormente la atención de tu exploración.

59. Nota: para el resto de la actividad haremos uso de la ventana
Agrega partículas al contenedor y con base en las observaciones completa las siguientes
tablas.
Gas Pesado
Prueba
#
Cantidad de
partículas
Ancho del
contenedor
(nm)
Temperatura
(°C)
Presión
(atm)
Colisiones
con la
pared en
20ps
1 50 10
2 100 10
3 200 10
4 400 10
5 800 10

Investiga 5 ejemplos de gases pesados y escribe en que se usan:






Gas ligero
Prueba
#
Cantidad de
partículas
Ancho del
contenedor
(nm)
Temperatura
(°C)
Presión
(atm)
Colisiones
con la
pared en
20ps
1 50 10
2 100 10
3 200 10
4 400 10
5 800 10

60. Primer Semestre La materia y sus interacciones
59

Investiga 5 ejemplos de gases ligeros y escribe en que se usan:






Explica, con base en las tablas que llenaste, lo que sucede con las interacciones entre las
moléculas cuando se introduce un mayor número de ellas en el recipiente, es decir ¿cómo
afecta a las variables como temperatura y presión?







¿Qué diferencias puedes apreciar en el comportamiento del gas entre un gas ligero y uno
pesado?









Establece las siguientes condiciones iniciales.









Encuentra tres maneras
de aumentar la presión
del sistema.
Partículas
• Pesado 100


Ancho 10.0 nm

61. ¿Qué maneras encontraste de aumentar la presión?










Con base en lo que pudiste encontrar podemos decir que:

La presión de un gas en un contenedor cerrado varía de la siguiente manera:

o Si el volumen cambia, la temperatura del gas__________________________________

o Si el volumen cambia, la presión del gas______________________________________ y lo
hace de la siguiente manera:

o Si el volumen aumenta, la presión________________________________________

o Si el volumen disminuye, la presión______________________________________

o Si cambiamos la temperatura del contenedor, la presión_______________________y lo hace
de la siguiente manera:

o Si aumenta la temperatura, la presión _____________________________________

o Si disminuye la temperatura, la presión____________________________________


Ahora seguramente tiene más
sentido este tipo de advertencias
que seguramente has leído en
algunos envases.


El siguiente video quizás pueda ayudarte un poco:
https://www.youtube.com/watch?v=44uXINzy00M

62. Primer Semestre La materia y sus interacciones
61

Como habrás visto combinar el fuego y
una lata de aerosol es muy peligroso, pero
¿será verdad?
Así que…
Pongámoslo a prueba.



Ey, pero no
estarás
pensando que
lo haremos
con una
lata de
verdad.


Accede al simulador, agrega partículas de gas y exponlo al fuego.
¿Cuántas partículas agregaste de inicio?


¿Cuál fue la temperatura aproximada en la cual el recipiente falló?



¿Qué tiempo aproximado tomó para que el recipiente explorara?



¿Cómo afecta el contenido inicial a que la explosión ocurra en mayor o menor tiempo posible?

63. Por último:
Explica con tus propias palabras de qué manera esta actividad te ha servido para comprender el
comportamiento de un gas y las precauciones que debes tomar en cuenta en tu vida diaria.
















Fin de la actividad
Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Rubén Perea Leyva
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7225

64. Primer Semestre La materia y sus interacciones
63

Progresión 5




Sólidos
La estructura cristalina de un sólido está determinada por la forma en que los átomos o moléculas se
empaquetan entre sí. Estos átomos están unidos mediante enlaces químicos, como enlaces iónicos,
covalentes o metálicos, lo que les proporciona estabilidad.
A nivel microscópico, los átomos en un sólido se mantienen en su lugar debido a las fuerzas
atractivas que actúan entre ellos.
Estas fuerzas incluyen interacciones electrostáticas, fuerzas de Van der Waals y, como
se dijo anteriormente, enlaces químicos. Sin embargo, a pesar de estar
fijos en una posición relativa, los átomos experimentan vibraciones
térmicas.
Las vibraciones de los átomos en un sólido contribuyen a sus
propiedades macroscópicas, como la conductividad térmica y
eléctrica, la expansión térmica y la capacidad calorífica. Las
vibraciones de los átomos en un sólido cristalino pueden influir en la
refracción de la luz al cambiar el índice de refracción, causar dispersión y
afectar la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la luz. Estos fenómenos están
relacionados con las propiedades ópticas del material y su interacción con la luz.
La estructura regular del sólido proporciona una guía continua para la luz a medida
que se propaga a través del núcleo de la fibra óptica.
La estructura molecular de las fibras ópticas consiste en un núcleo central rodeado
por una capa de revestimiento. El núcleo está hecho de un material transparente,
generalmente vidrio de sílice dopado con impurezas para alterar sus propiedades
ópticas. El revestimiento, también de sílice, tiene un índice de refracción
ligeramente menor que el del núcleo.
La transmisión de datos en una fibra óptica se basa en el principio de reflexión interna total.
Cuando la luz se propaga a través del núcleo de la fibra, se refleja continuamente en las paredes
del núcleo debido a la diferencia en los índices de refracción entre el
núcleo y el revestimiento.
Este fenómeno permite que la luz se confine dentro del
núcleo y se propague a largas distancias sin una
degradación significativa de la señal.


Progresión En un sólido, los átomos están estrechamente espaciados y vibran en
su posición, pero no cambian de ubicación relativa.

65. Progresión 5 /Actividad 1

Explicando
la Refracción de la Luz

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Describir qué es la refracción de la luz y las variables que intervienen.
• Relacionar el concepto de refracción de la luz con experiencias cotidianas.
Las imágenes de abajo muestran tres instantes diferentes de este video, ¿notas algo extraño en las
imágenes?, ¿por qué parece que la cabeza de la mujer y su cuerpo se ven desconectados?

66. Primer Semestre La materia y sus interacciones
65

Si a este fenómeno se le llama refracción, ¿cómo lo definirías?, ¿por qué en una imagen el efecto es
más grande? Al comparar estas imágenes, ¿tienes algunas ideas de cuáles son las variables que
afectan la refracción de la luz?











Imagina que estás en la entrada de una habitación que tiene una manzana sobre una mesa. La única
fuente de luz en la habitación es un foco colgado en el techo, como se muestra en la imagen de abajo.
Realiza trazos sobre la figura que muestren tus ideas sobre cómo la luz del foco interactúa con la
manzana y tus ojos. Acompaña tu dibujo con una explicación escrita.

67. Imagina que ahora la manzana está detrás de una pecera rectangular llena de agua. ¿Qué efecto tiene
la pecera en la forma en que percibes la manzana?
Subraya todas las opciones que crees que corresponden:
Si la manzana está detrás de la pecera...
a. La verías más grande.
b. La verías más pequeña.
c. La verías del mismo tamaño.
d. La verías más cerca.
e. La verías más lejos.
f. La verías más a la izquierda o a la derecha.
g. Necesitas más datos para contestar esta pregunta.

Después de contestar, comparte tus ideas con tus compañeros.
Recolectando e interpretando evidencia
Experimento #1: Explorando la luz con PhET
Juega con la simulación “Reflexión y refracción de la luz”
https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-
light/latest/bending-light_es.html





Explora la simulación por algunos minutos para comprender qué le sucede a la luz cuando interactúa
con materiales como el vidrio y el agua. Compara lo que ves en la simulación con tus ideas iniciales.

68. Primer Semestre La materia y sus interacciones
67

Sigue manipulando la simulación y contesta las siguientes preguntas:
Usa los instrumentos de medición para describir lo que le pasa a la luz cuando interactúa con agua.
Escribe cómo cada herramienta te ayuda a investigar el comportamiento de la luz.








¿Qué cambia cuando la luz pasa del agua al aire?







¿Qué cambia cuando la luz pasa del vidrio al aire?







Prueba con materiales de diferentes índices de refracción y responde: ¿Qué crees que es el índice de
refracción?








Después de contestar, comparte
tus respuestas con tus compañeros.

69. Con base en tu libro de texto COBAEV, ¿Recuerdas la fibra óptica y la reflexión interna total?
El reto consiste en:
Usando el simulador manipula las variables necesarias para que se produzca una reflexión total
interna. Encuentra dos posibles soluciones.
En la siguiente imagen escribe los datos de la pantalla con la cual lograste la reflexión total interna.

SOLUCIÓN 1










SOLUCIÓN 2

70. Primer Semestre La materia y sus interacciones
69

Conclusiones
Escribe una síntesis de lo que sucede con la luz cuando pasa de un medio a otro. Usa las siguientes
palabras del vocabulario en tu resumen: índice de refracción, ángulo incidente, ángulo reflejado y
ángulo refractado.






Fin de la actividad

Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Laura Arboleda, Diana López y José Ramírez
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/6500

71. Progresión 6




Conservación de la materia
El mundo natural es una vasta y compleja red de interacciones y fenómenos que
abarca desde el nivel subatómico hasta el cósmico.
Para comprenderlo y estudiarlo de manera más efectiva, los científicos han adoptado el enfoque
de dividirlo en partes más pequeñas y manejables, conocidas como sistemas. Un sistema
se define como un conjunto de componentes interrelacionados que interactúan
entre sí y con su entorno.
Dentro de los sistemas químicos, una de las leyes fundamentales
es la ley de conservación de la masa. Según esta ley, el número
total de átomos en un sistema cerrado no cambia durante una reacción
química.
Esto significa que la masa total de los productos químicos involucrados en una
reacción es igual a la masa total de los reactivos antes de la reacción.

En otras palabras, si consideramos un sistema químico aislado en el que ocurre
una reacción, la suma de las masas de los productos químicos
generados será igual a la suma de las masas de los reactivos
iniciales.



Aunque los átomos pueden reorganizarse y formar nuevas moléculas durante una reacción química,
la masa total del sistema se conserva.





Progresión El mundo natural es grande y complejo, por lo que para estudiarlo se definen
partes pequeñas denominadas sistemas. Dentro de un sistema el número total de
átomos no cambia en una reacción química y, por lo tanto, se conserva la masa.

72. Primer Semestre La materia y sus interacciones
71

Progresión 6 / Actividad 1

Conservación de la masa:
¡El Desafío de las Ecuaciones-sonrientes!

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Comprender y aplicar el principio de conservación de la energía en el proceso de balanceo
de ecuaciones químicas.
• Explorar diferentes reacciones químicas y ajustar correctamente los coeficientes de sus
ecuaciones químicas.

Juega con la simulación.
Durante 10 minutos abre la simulación PhET:
“Balanceo de Ecuaciones Químicas”
https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-chemical-
equations/latest/balancing-chemical-equations_all.html?locale=es

73. Para las siguientes actividades haremos uso de la sección

Hablemos del amoniaco:
La obtención de amoníaco se puede realizar mediante varios procesos, siendo el más común el
proceso de Haber-Bosch. Este proceso industrial combina el nitrógeno gaseoso (N2) y el hidrógeno
gaseoso (H2) en presencia de un catalizador a alta presión y temperatura.
Haciendo uso del simulador balancea la ecuación química que representa la producción de amoníaco
y completa la siguiente imagen. ¡No olvides tu carita feliz!










Investiga y escribe los usos del amoníaco









Y… ¿La disociación del agua?
La disociación es un proceso en el cual una molécula se divide en iones o en otras moléculas más
pequeñas; la disociación del agua es un fenómeno fundamental en la química. El agua pura, en
condiciones normales, está compuesta por moléculas de H2O, donde dos átomos de hidrógeno se unen
a un átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes. La disociación del agua es influenciada por
varios factores, como la temperatura y la presencia de sustancias químicas adicionales. A temperaturas
ambiente, la disociación del agua es extremadamente baja, y solo una pequeña fracción de las
moléculas de agua se disocian en iones. Esto se debe a que el equilibrio entre la formación de iones
y la recombinación de iones es estable en condiciones normales.

74. Primer Semestre La materia y sus interacciones
73

Haciendo uso del simulador balancea la ecuación química que representa la disociación del agua y
completa la siguiente imagen. ¡No olvides tu carita feliz!

Lee las siguientes frases:
"Es como una fiesta en la que el metano y el oxígeno se encuentran, se abrazan y terminan
quemándose juntos. ¡Parece que el amor también puede ser explosivo!"
"La siguiente historia es como un romance explosivo entre el gas y el oxígeno. ¡Se queman tan
bien juntos que hacen que el ambiente se caliente y todos los corazones se aceleren!"
"Este es un cuento en el que el metano llega a una fiesta con mucho entusiasmo, se mezcla con el
oxígeno y ¡bum!"
¿A qué crees que hacen referencia?










¡Claro!

La combustión del ___________, la cual es un proceso químico en el cual el metano (CH4), que es el
componente principal del gas natural, reacciona con el oxígeno (O2) para producir dióxido de carbono
(CO2), agua (H2O) y liberar energía en forma de calor.

75. Haciendo uso del simulador balancea la ecuación química que representa la combustión del metano
y completa la siguiente imagen. ¡No te olvides de tu sonrisa radiante!










Ahora que has terminado la parte introductoria: explica brevemente ¿Qué necesitas hacer para que
una carita sonriente parezca en la pantalla?













Entiendo, pero ¿qué significa que una ecuación química se encuentre balanceada? Y ¿Qué relación
tiene con la ley de la conservación de la materia?

76. Primer Semestre La materia y sus interacciones
75

Observa las siguientes capturas, y subraya con rojo la parte de la ley de la conservación de la
materia que se ve representado en estas imágenes.










¡Excelente!
¡Vamos más allá!

Usando toda tu habilidad para el balanceo de ecuaciones químicas entra al modo juego

“La materia no se crea ni se destruye durante

77. En cada nivel logra por lo menos dos caritas felices. Completa las siguientes imágenes con los
datos donde obtuviste tu carita feliz.
Nivel 1

Nivel 2

78. Primer Semestre La materia y sus interacciones
77

Nivel 3


¡Felicidades por completar la
actividad PhET de manera
excelente!

Definitivamente has logrado el reto de las
ecuaciones qu ímicas sonrientes





Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Rubén Perea Leyva
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7227

79. Progresión 7




Conservación de la energía

En todos los sistemas, ya sean naturales o artificiales, se conserva la energía y la materia. Esto
significa que la energía y la materia no se crean ni se destruyen, solo se transforman o se transfieren
de una forma a otra.
Esta ley de conservación es fundamental para entender cómo funcionan los sistemas y cómo se
mantienen en equilibrio.
En otras palabras, la energía y la materia no pueden ser creadas ni destruidas dentro del sistema, solo
pueden transformarse o transferirse de una forma a otra.
Por ejemplo, en un ecosistema natural, la energía solar se
convierte en energía química a través de la fotosíntesis
realizada por las plantas.
Luego, esta energía química se transfiere a los
herbívoros cuando se alimentan de las plantas, y así
sucesivamente a lo largo de la cadena alimentaria.
En un sistema tecnológico, como una planta de
generación de electricidad, la energía se transforma
de una forma a otra
La energía cinética del vapor de agua se convierte en
energía mecánica al hacer girar una turbina, y
finalmente se transforma en energía eléctrica
mediante un generador.

Aunque la forma de energía cambia, la cantidad total de energía en
el sistema se mantiene constante.





Progresión Los sistemas pueden ser muy variados, por ejemplo, galaxias, máquinas, organismos
o partículas fundamentales. Los sistemas se caracterizan por tener recursos,
componentes, límites, flujos y retroalimentaciones, en estos siempre se conservan la
energía y la materia.

80. Primer Semestre La materia y sus interacciones
79

Progresión 7 / Actividad 1

Formas y Cambios de Energía
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Identificar las formas de energía comunes en la vida diaria.
• Identificar las transformaciones de energía en un sistema y en la naturaleza en general.
• Identificar la transferencia de energía de los cuerpos.
• Comprender de manera general qué es la energía potencial y la energía cinética.

Ideas iniciales:
En esta sección identificaremos las ideas que tienes sobre qué es la energía y las transformaciones
entre sus diferentes formas. Contesta individualmente las siguientes preguntas:
¿Cómo puedes usar la energía del Sol para hacer sonar música en tu celular?
Ubica diferentes objetos (elige de los que se muestran en la tabla opciones de la siguiente página)
en el orden que crees que transformarán la energía hasta convertirla en sonido. Describe qué tipo de
energía piensas que está involucrada en cada paso, y una descripción de lo que crees que sucede.




Sol ___________ ___________ ___________ Música



Tipo(s) de
energía(s)
Involucrada(s)

81. Opciones:

Viento Panel solar Cables Estéreo Tubería hidráulica

Después de contestar, comparte tus ideas con el grupo. Registra las ideas iniciales y participa en la
discusión grupal.

Recolectando e interpretando la evidencia
Experimento #1: Transformaciones energéticas con PhET

Juega con la simulación.
Durante 10 minutos abre la simulación PhET:
Formas y cambios de energía - Sistemas
https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-
and-changes/latest/energy-forms-and-
changes_es.html?screens=2






Descripción
de lo que crees
que está
pasando

82. Primer Semestre La materia y sus interacciones
81

Con base en tu exploración previa de la simulación, describe cómo definirías un “sistema”.







Sigue manipulando la simulación y contesta las siguientes preguntas:
Articula todos los sistemas que puedas, ¿cuál tiene la mayor cantidad de transformaciones de energía?
Marca la entrada, el transformador y la salida que usaste, y señala qué tipo de energía está involucrada
en cada paso del sistema.
Sistema 1
Entrada

Transformador

Salida

Energía involucrada



Energía involucrada Energía involucrada

Sistema 2
Entrada

Transformador

Salida

Energía involucrada



Energía involucrada Energía involucrada

83. Sistema 3
Entrada

Transformador

Salida

Energía involucrada



Energía involucrada Energía involucrada
Sistema 4
Entrada

Transformador

Salida

Energía involucrada



Energía involucrada Energía involucrada

Sistema 5
Entrada

Transformador

Salida

Energía involucrada



Energía involucrada Energía involucrada

84. Primer Semestre La materia y sus interacciones
83

Anota un ejemplo de la simulación donde se tenga energía, pero no una transformación. Describe
por qué no se logra dicha transformación.

Entrada

Transformador

Salida

Descripción de por qué no hay transformación de energía:





¿Qué forma o formas de energía están presentes en los sistemas? Describe por qué crees que están
presentes en todos los sistemas







Analiza la cantidad de energía disponible en una fuente ( ) y cuánta de esta energía
está siendo realmente aprovechada por el transformador (). Señala cuál fuente es la mejor
aprovechada y cuál fuente aún tiene el potencial para aprovecharse mejor. Explica tu razonamiento.

85. Hablemos de eficiencia, ¿cuál foco ( ) es más eficiente y por qué? Usa evidencia obtenida
de la simulación para dar tu explicación.












Comparte tus respuestas con tus compañeros.
Conclusiones
Completa la siguiente tabla con una definición, en tus propias palabras, para cada una de las
diferentes formas de energía propuestas, y brinda algunos ejemplos de dónde se pueden encontrar.
Forma de
energía
Definición
Ejemplo de esa forma
de energía en tu
entorno

86. Primer Semestre La materia y sus interacciones
85













¿Qué otra forma de
energía conoces y
no está en la
simulación?


Dibuja un sistema de energía que no esté en la simulación, especificando qué formas de energía se
presentan. Incluye al menos una forma de energía que tampoco aparezca en la simulación.













¿Cómo definirías, con tus palabras, el término “transformación de energía”?

87. Una forma de energía presente en todos los sistemas es la térmica, la cual podemos ver en alguna
entrada o salida, como se muestra en las imágenes de abajo. ¿Por qué aparece este tipo de energía?


¿Cómo definirías “gasto de energía”?









¿Cómo definirías “eficiencia” en términos energéticos?









Registra tus conclusiones y participa en la discusión grupal.

88. Primer Semestre La materia y sus interacciones
87

Experimento #2: Barcos y transformación de energía
1

Con la simulación PhET aprendimos qué es un sistema, las diferentes formas de energía y que esta
se transforma. Es momento de pasar de la simulación a situaciones reales. En esta actividad
construiremos barcos que nos ayudarán a identificar las formas de energía presentes, así como sus
diferentes transformaciones, y nos dará la oportunidad de hacer un acercamiento a la “energía
almacenada”, es decir, a la energía potencial.
¿Qué necesito?

o Piscina o recipiente plástico grande

o Agua

o Llena la piscina o recipiente donde
navegaran los botes
o Dos botellas de plástico pequeñas


o Silicón en barra

o Pistola para silicona o vela/encendedor

o Trozo de madera del tamaño aproximado
de un corcho de botella
o Un globo inflable

o Un popote

o Cinta adhesiva


1
Los prototipos de los botes que se describen en la actividad son basados en:
➔ Bote con globo: Yuri Ostr. (2017, 5 de agosto). 4 Amazing ideas for Fun or Simple Ways to Make a Boats [video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=qncATegYpeM&feature=youtu.be
➔ Bote de aspa: DaveHax. (2017, 14 de julio). How to Make an Elastic Band Paddle Boat [video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=nPg7Ivcm32g

89. ¿Cómo lo hago?
Paso 1
Calienta la silicona y pega las dos botellas
plásticas por sus costados, como se muestra en la
figura.

Paso 2
Pega con silicona el trozo de madera en la unión
de ambas botellas, hacia el lado de las tapas.

Paso 3
Pega con silicona la boca del globo al pitillo.
Asegúrate de que no quede espacio por donde
pueda salir aire, sellando la unión con cinta
adhesiva por la parte exterior.

Paso 4
Con silicona, pega la unión del pitillo y el globo
del extremo del trozo de madera.

Paso 5
Infla el globo desde el extremo libre del pitillo.
Suelta el barco sobre la piscina con agua y
observa qué pasa.









Te recomiendo esta variación de la actividad.
https://www.youtube.com/shorts/gb6KoZnzGPI

90. Primer Semestre La materia y sus interacciones
89

Después de construir el bote, registra tus observaciones en relación al movimiento del bote.
Cualitativamente comenta la distancia y la velocidad del bote que percibes a medida que cambias la
cantidad de aire en el globo. Después contesta las preguntas.
Diámetro del globo
(cantidad de aire)
Observación
0 cm
5 cm
10 cm
15-20 cm

¿Se mueve el barco? ¿Por qué?






¿Hacia dónde se mueve el barco comparado con la dirección de salida del aire? ¿Qué crees que está
ocurriendo? Describe tu respuesta.






¿Cuál es la fuente de energía para el movimiento del barco?






¿Qué pasa con el bote cuando todo el aire ha salido del globo?

91. ¿Qué pasa si inflas menos el globo?, ¿se mueve el barco?







Haz un diagrama que muestre la transferencia y la conversión de energía.











Después de contestar, comparte tus ideas con tus compañeros.

Reflexiona y comparte
¿Qué transformaciones de energía están involucradas en este caso?








¿En dónde se almacena la energía potencial que después es transformada en energía cinética
(movimiento del bote)?

92. Primer Semestre La materia y sus interacciones
91

¿Qué forma de energía está almacenada en el globo inflado?






¿De qué depende la rapidez con que se mueve el bote y qué tan lejos llega? ¿Cómo podrías mejorar
esto? Se te ocurre alguna manera diferente de hacer este trabajo.







Fin de la actividad





Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Laura Arboleda, Diana López y José Ramírez
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/6767

93. Progresión
8




Temperatura
La temperatura de un sistema se puede entender como una medida de la energía térmica
promedio de las partículas que lo componen. Está relacionada con dos componentes principales:
la energía potencial por átomo o molécula o ion y la energía cinética interna promedio.
La energía potencial por átomo, molécula o ion se refiere a la energía asociada con
las fuerzas de interacción entre las partículas en el sistema.
Dependiendo del tipo de partícula (átomo, molécula o ion) y las características específicas
del material, como su estructura cristalina o su estado de agregación, las fuerzas de interacción pueden
variar.
Por otro lado, la energía cinética interna promedio se refiere a la energía asociada con el
movimiento térmico de las partículas en el sistema.
Cada partícula tiene una energía cinética relacionada con su
velocidad y masa.
La temperatura se relaciona con la energía cinética
promedio de las partículas. A temperaturas más altas, las
partículas tienden a tener mayor energía cinética y, por lo tanto, se
mueven más rápidamente.
En resumen, la temperatura de un sistema está determinada por la energía
potencial por partícula y la energía cinética interna promedio.
La magnitud de esta relación depende del tipo de partícula (átomo, molécula
o ion) y de las interacciones entre las partículas del material, lo cual determina cómo se
distribuye la energía térmica en el sistema.
Los termómetros indican una medida numérica de temperatura, pero esta medida carece de sentido
si no se le agrega la correspondiente unidad de medida o escala, entre las cuales las más comunes
son Fahrenheit, Celsius (centígrados), Kelvin y Rankine.




Progresión
La temperatura de un sistema es proporcional a la energía potencial por átomo o
molécula o ion y la energía cinética interna promedio. La magnitud de esta relación
depende del tipo de átomo o molécula o ion y de las interacciones entre las
partículas del material.

94. Primer Semestre La materia y sus interacciones
93

Progresión 8 / Actividad 1 (1ª. parte)

Hablemos de Temperatura
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________
Objetivos de aprendizaje:
• Establece la relación entre la energía interna de los cuerpos y la temperatura
• Predice cómo la energía fluirá cuando los objetos se calientan o se enfrían
Actividad Pre-Laboratorio
Pongamos a prueba tus conocimientos
A muchos de nosotros durante las temporadas del año donde las temperaturas
bajan considerablemente recurrimos a diversas formas para mantener nuestra
temperatura estable a una temperatura cálida así una de esas tantas formas
es frotarnos las palmas de nuestras manos una en contra de la otra y de esta
forma generamos calor.
Este gesto de movimiento produce fricción entre
las moléculas que conforman la superficie de las
manos, es decir estas moléculas vibren o se muevan u
oscilen más rápidamente, por tanto, se produce calor que se traduce en el
aumento de temperatura en nuestras manos. Así de simple…



Observa las siguientes imágenes son moléculas de agua (??????
2�) a distintas temperaturas. Responde:

95. 1. ¿Cuál de las tres imágenes posee mayor temperatura? Indica por medio de una flecha o línea
desde el número de la pregunta hasta la imagen. Justifica tu respuesta.








2. ¿Cuál de las tres imágenes posee menor temperatura? Indica por medio de una flecha o línea
desde el número de la pregunta hasta la imagen. Justifica tu respuesta.








Observa la imagen dos recipientes llenos de líquidos, responde:


¿Qué representan los cuadritos con la E?

96. Primer Semestre La materia y sus interacciones
95

Entre el agua y el aceite de oliva ¿Cuál tendrá mayor temperatura? Justifica tu respuesta









Observa la imagen:
¿Por qué se desprenden los al aire?







En la siguiente imagen ¿Qué sucederá con la lectura del termómetro? si:

















Socializa: comparte con tu compañero de equipo las ideas sobre temperatura, para luego responder:

97. ¿Qué relación tiene la energía interna de un cuerpo y los cambios en la temperatura?









Fin de primera parte

98. Primer Semestre La materia y sus interacciones
97

Progresión 8 / Actividad 1 (2ª. parte)

Hablemos de Temperatura
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
● Establece la relación entre la energía interna de los cuerpos y la temperatura
● Predice cómo la energía fluirá cuando los objetos se calientan o se enfrían
Juega con la simulación.
Durante 10 minutos abre la simulación PhET:
https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-
changes/latest/energy-forms-and-changes_es.html?screens=1

Con base en tu exploración previa de la simulación, describe cómo definirías “temperatura”.













Después de tu exploración: deja la simulación en sus condiciones iniciales de uso.
Recuerda… nada de la simulación PhET se daña. ¡aprende jugando

99. Observa:

1. Entre el hierro y el ladrillo ¿Cuál su termómetro subirá de temperatura más rápido? ¿Por qué?
Justifica tu respuesta









Y ¿cuál bajará su temperatura más rápido? ¿Por qué? Justifica tu respuesta








(verifica tus respuestas con la simulación)
2. Existe alguna relación entre la composición del material (moléculas o átomos) y la
temperatura. Razona tu respuesta

100. Primer Semestre La materia y sus interacciones
99

Observa la imagen para responder:

3. Entre el agua y el aceite de oliva ¿Cuál no alcanzara la máxima temperatura del termómetro? ¿Por
qué?









(verifica tus respuestas con la simulación)
4. En las máximas temperaturas de los líquidos anteriores ¿Cuál emana mayor cantidad de gas?
Explica tu respuesta








5. Predice ¿qué sucederá? con la temperatura final (ladrillo + agua) si se deja caer el sólido en
el líquido










(verifica tus respuestas con la simulación)

101. 6. Predice ¿Cuál perderá mayor cantidad de cuadros de energía entre el ladrillo y el agua? Al
ser sumergido (ladrillo) ¿Por qué?













(verifica tus respuestas con la simulación)
7. ¿Cómo se traduce la ganancia o pérdida de cuadros de energía en relación a la temperatura?
Razone su respuesta











Es hora de jugar con la simulación. Observa la imagen:

102. Primer Semestre La materia y sus interacciones
101

8. Encuentra al menos dos formas distintas de bajar la temperatura del aceite de oliva haciendo uso
de los demás elementos de la simulación. Completa la tabla con la descripción de tu proceso
Procedimiento uno (Descripción del proceso)

















Procedimiento dos (Descripción del proceso)

103. Reflexiona:
Discute con tu compañero de equipo la relación entre la temperatura y la variación de la energía
cinética, además, como fluye el calor entre objetos en contacto térmico. Anota estas reflexiones a
continuación














Comparte:
Comparte tus ideas con el resto de la clase y anota aquellas de otros grupos que ayudarán a entender
mejor el tema.
Conclusiones relevantes de otros grupos:












Fin de segunda parte

104. Primer Semestre La materia y sus interacciones
103

Progresión 8 / Actividad 1 (3ª. parte)

Hablemos de Temperatura
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Actividad Post-Laboratorio
Observa la imagen:

¿Cuál de las siguientes opciones es la temperatura del ladrillo?
Opción A ☐ Opción B ☐


Opción C ☐ Opción D ☐


Observa la imagen y responde

Predice qué
pasará con la
temperatura si…

Selecciona:
☐ Aumenta
☐ Disminuye
☐ Sigue Igual

105. Selecciona:
☐ Aumenta
☐ Disminuye
☐ Sigue Igual
De la anterior pregunta ¿Cuál sería el comportamiento (en cantidad) de los cuadros de energía en cada caso?
Selecciona
Aumenta ante el calor y el frío ☐
Disminuye ante calor aumenta ante el frío ☐
Disminuye ante el frío aumenta ante el calor ☐
Ningunas de las anteriores ☐
Observa la imagen:
¿Qué pasará con la temperatura de los sólidos y el líquido si se sumergen (hierro y ladrillo) en el aceite de
oliva?
Selecciona
Aumenta la temperatura del líquido al máximo ☐
Disminuyen al mínimo la temperatura del ladrillo y hierro (solido) ☐
Todas quedan iguales perdiendo los sólidos y ganando el líquido ☐
Todas las anteriores son válidas ☐

Fin de la actividad

Predice qué
pasará con la
temperatura si…
Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Jesús Eduardo Villamizar Rincón
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7023

106. Primer Semestre La materia y sus interacciones
105

Progresión 9




Presión
La presión es una magnitud física fundamental que se refiere a la fuerza ejercida sobre una superficie
específica. Tiene un papel crucial en diversos campos de la ciencia, la tecnología y
la vida cotidiana. Se mide en unidades como pascales (Pa), atmosferas (atm) o
milímetros de mercurio (mmHg), entre otras.
Utilizando los modelos de la materia, es posible comprender, describir y
predecir los cambios de estado físico que ocurren en las sustancias con las
variaciones de temperatura o presión.
Cuando se modifica la temperatura o la presión de una sustancia, las
partículas que la componen experimentan cambios en su energía cinética
y en las fuerzas de atracción o repulsión entre ellas. Estos cambios a su
vez afectan el ordenamiento de las partículas y la distancia promedio entre ellas.
Mediante la comprensión de la estructura molecular y las interacciones de las partículas en cada
estado de la materia, los modelos nos permiten predecir cómo se comportarán las sustancias en
diferentes condiciones de temperatura y presión.
Esta comprensión es fundamental en diversos campos científicos y tecnológicos, desde la química y
la física hasta la ingeniería y la industria, para el diseño y desarrollo de materiales, procesos y
aplicaciones específicas.




En el siguiente cuadro
se muestran la presión
desde algunos puntos
de vista.



Progresión Utilizando los modelos de la materia es posible comprender, describir y predecir
los cambios de estado físico que suceden con las variaciones de temperatura o
presión

107. Progresión 9 /Actividad 1

Bajo Presión
Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Determinar las variables que afectan la presión hidrostática.

Materiales:
• Tablet, celular o computadora, simulación PhET “Bajo
presión”
https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-
pressure_es.html?screens=1

Antecedentes:

El buceo es una actividad fascinante porque literalmente te sumerges en otro mundo. Al sumergirnos
vamos a notar unas diferencias básicas, a las que, aunque al principio extrañas, nos acostumbraremos.
Nuestra visión se acortará enormemente en distancia. Los sonidos, aunque escasos, los percibiremos
en una nueva dimensión. Nuestro tacto se hará menos sensible, sobre todo si el agua está fría. El
olfato no será utilizado. El gusto no nos será útil más que para apreciar el "sabor" del aire de nuestro
tanque de oxígeno, siempre un poco distinto del que estamos acostumbrados a respirar en el exterior,
así como el del agua que nos rodea, sea salada o dulce. Y además de todo lo anterior
experimentaremos un aumento de presión, a esta presión la llamamos presión hidrostática.

108. Primer Semestre La materia y sus interacciones
107

Descripción de la Demostración
Considera que tienes un depósito el cual puede ser llenado y vaciado mediante llaves. Con la
finalidad de estudiar exclusivamente la presión hidrostática, verifica que la atmosfera se encuentra
desactivada.


Pregunta de Predicción 1
Ahora llenamos el depósito completamente con agua. Imagina que tenemos 3 peces de colores
diferentes, uno azul, uno y uno rojo. ¿A qué profundidad dentro del recipiente se encuentran
los peces en un instante dado, si se cumple que el pez azul se encuentra a una mayor presión
hidrostática que el pez amarillo y a su vez el pez azul a una presión menor que el pez rojo?
Nota: los peces no forman parte de la simulación, no aparecen en ella. Se usan como un recurso
didáctico para enriquecer la actividad.

109. Predicción:
Dibuja dentro del recipiente a los tres peces en los lugares que
consideras responden a la pregunta 1. Y brinda una
explicación acerca de tu predicción. ¿Por qué los dibujaste en
esas posiciones?
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________

Haciendo uso de la simulación PhET descubre una forma de verificar si tu predicción fue correcta.
(recuerda que los peces no son parte de la simulación)
Escribe detalladamente cómo comprobaste esto en el simulador y que herramientas empleaste para
lograrlo.

110. Primer Semestre La materia y sus interacciones
109

Escribe en cada manómetro la presión que hay a la profundidad que se encuentra cada pez con base
en el lugar donde lo colocaste en tu predicción.


Tomando como base este experimento
¿Qué relación tiene el valor de la presión hidrostática con la profundidad?
Es decir, ¿Cómo afecta al valor de la presión hidrostática que un objeto se encuentre a mayor o menor
profundidad?

111. Pregunta de Predicción 2
El siguiente depósito se encuentra lleno de agua, pero forma parte de un experimento que se llevará
a otros planetas junto con un extraño pez capaz de vivir en esas circunstancias.
El experimento se realiza primero en la tierra y después, la experimentación se llevará a cabo en
Marte y posteriormente en Júpiter. ¿Cómo afecta a la presión hidrostática el estar en diferente
planeta?
Nota: el pez no forma parte de la simulación, no aparece en ella. Se usa como un recurso didáctico
para enriquecer la actividad.


Predicción:
Con base en la pregunta de predicción 2, anota en que planeta crees que experimentará una mayor
presión hidrostática el pez, seguido por el planeta en que la presión hidrostática sea menor y así
sucesivamente.

112. Primer Semestre La materia y sus interacciones
111

Haciendo uso de la simulación determina como puedes verificar si tu predicción fue correcta. Escribe
cómo comprobaste esto en el simulador. y que herramientas empleaste.












¿Qué valor de presión hidrostática soportará el pez en cada planeta? (de acuerdo con el experimento
planteado) Usa la simulación y anótalo a continuación

Tomando como base este experimento. ¿Cómo afecta a la presión hidrostática el valor de la
aceleración de la gravedad?

113. Pregunta de Predicción 3
El depósito ahora será llenado con tres sustancias diferentes: agua, miel y gasolina y ocurrirá en
nuestro querido planeta tierra.
Tomando como valor de referencia la presión hidrostática del agua en el punto • indicado en
la figura (nota: representa la misma profundidad para los 3 casos)
Contesta lo siguiente:
¿Qué diferencia crees que existe entre estas tres sustancias en cuanto a su densidad?
Recuerda:
En el estado líquido, la
densidad se refiere a cuánta
masa de un líquido se
encuentra en un determinado
volumen. Si un líquido tiene
alta densidad, significa que hay
mucha masa en un espacio
pequeño, lo que lo hace más
pesado y compacto. En cambio,
un líquido con baja densidad
tiene menos masa en el mismo
volumen, lo que lo hace más
liviano y menos compacto.

114. Primer Semestre La materia y sus interacciones
113

Predicción:
Tomando como referencia la presión hidrostática del agua en el punto dado, ¿Cómo es la presión en
el recipiente con miel en ese mismo punto?

Marca con una X la casilla de acuerdo con tu predicción.

Mayor que la del agua


menor que la del agua


Permanece igual que la del agua




Tomando como referencia la presión hidrostática del agua en el punto dado, ¿Cómo es la presión en
el recipiente con gasolina en ese mismo punto?

Marca con una X la casilla de acuerdo con tu predicción.

Mayor que la del agua


menor que la del agua


Permanece igual que la del agua



Haciendo uso de la simulación verifica si tu predicción fue correcta. Escribe cómo comprobaste esto
en el simulador. Y que herramientas empleaste.

115. Tomando como base este experimento. ¿Cómo afecta a la presión hidrostática la densidad de una
sustancia?











¿A qué conclusión podemos llegar respecto a cómo afecta la profundidad, gravedad y densidad de
los líquidos a la presión hidrostática?













Fin de la actividad







Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Rubén Perea Leyva
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7247

116. Primer Semestre La materia y sus interacciones
115

Progresión 10

Configuración electrónica
La configuración electrónica de un átomo se refiere a la distribución de electrones en sus distintos
niveles y subniveles de energía. Es la manera en que los electrones se organizan alrededor del núcleo
del átomo. Esta disposición afecta la fuerza de atracción y repulsión entre cargas eléctricas de la
siguiente manera:
Atracción: Cuanto más cerca estén los electrones del núcleo (en niveles de energía inferiores) y
cuanto mayor sea la carga del núcleo (número de protones), mayor será la fuerza de atracción entre
ellos.
Repulsión: Los electrones tienen carga negativa y se repelen entre sí. La configuración electrónica
influye en cómo se distribuyen los electrones para minimizar esta repulsión.
NOTA:
PhET Interactive Simulations es una plataforma educativa en línea ampliamente reconocida por
ofrecer simulaciones interactivas que facilitan el aprendizaje de conceptos científicos y matemáticos.
Aunque cuenta con una amplia variedad de simulaciones para diversas áreas, pero se puede notar la
ausencia de una simulación dedicada a la configuración electrónica.
Si bien PhET no cuenta con una simulación específica para la configuración electrónica, existen
alternativas educativas que pueden abordar este importante tema en la educación de manera efectiva.
La siguiente página electrónica ofrece una versión divertida y atractiva para la configuración
electrónica. Ojalá sea de su agrado. Si tienen alguna propuesta para trabajar este tema, con gusto
puede ponerse en contacto con el compilador de este cuadernillo.

https://wordwall.net/es/resource/17283230/configuraci%C3%B3n-
electronica





Progresión La estructura, propiedades, transformaciones de la materia y las fuerzas de
contacto entre objetos materiales se explican a partir de la atracción y repulsión
entre cargas eléctricas a escala atómica.

117. Progresión 11




Energía térmica
La energía térmica de un sistema está determinada por la cantidad de átomos, el estado físico del
material y el ambiente circundante. La temperatura, a su vez, está vinculada a la energía total del
sistema. Estos conceptos son fundamentales en la termodinámica, que estudia cómo la energía se
transforma e intercambia entre los sistemas y su entorno.
La Primera Ley de la Termodinámica establece que la energía no se
crea ni se destruye, solo se transforma, lo que es
relevante para entender la naturaleza y
comportamiento de la energía térmica.
La Segunda Ley de la Termodinámica establece
varios principios fundamentales sobre el
comportamiento de los sistemas termodinámicos y
cómo se relacionan con el flujo de calor y la dirección
del cambio en la entropía.
En su forma general, la Segunda Ley de la Termodinámica puede expresarse de diferentes maneras,
pero uno de los enunciados más conocidos es el
siguiente:
"La entropía de un sistema aislado tiende a
aumentar con el tiempo."
Es esencial comprender que la Segunda Ley de
la Termodinámica tiene amplias implicaciones
en diversas áreas de la ciencia y la ingeniería,
como la física, la química, la biología y la
ingeniería de procesos.
A nivel práctico, esta ley establece por qué algunos procesos naturales ocurren de manera espontánea
en una dirección específica y, al mismo tiempo, impone límites a la eficiencia de ciertas máquinas y
procesos.





Progresión La energía térmica total de un sistema depende conjuntamente del número total
de átomos en el sistema, el estado físico del material y el ambiente circundante.
La temperatura está en función de la energía total de un sistema.

118. Primer Semestre La materia y sus interacciones
117

Progresión 11 / Actividad 1

Es PhET-Tacular:
Descubriendo las Transformaciones de Energía

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Identificar y comprender las diferentes formas de energía
• Analizar cualitativamente y comprender las transferencias de energía

Materiales:
• Tablet, celular o computadora, simulación PhET “Formas
y cambios de energía”
https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-
changes/latest/energy-forms-and-changes_es.html


Para las siguientes actividades
haremos uso de la sección

119. Juega con la simulación durante 5 minutos y escribe a continuación ¿Qué aspecto de la simulación
PhET encontraste más interesante o útil? ¿Qué ventajas y desventajas consideras que tiene esta
simulación?










Con base en la exploración que hiciste de la simulación anota los tipos de energía asociados a cada
imagen.
Imagen Energía(s) asociada Imagen Energía(s) asociada

120. Primer Semestre La materia y sus interacciones
119










¿Cuáles de las energías que mencionaste en la tabla anterior consideras que son “energías limpias”?
Explica tu respuesta.

121. Construyendo sistemas

OBSERVA LAS SIGUIENTES CARTAS
ENTRADAS

TRANSFORMADOR


SALIDA

122. Primer Semestre La materia y sus interacciones
121

Elige 3 veces una carta de cada sección (escribe que elegiste en cada caso, describiendo de que
se trata)
ENTRADA TRANSFORMADOR SALIDA






¿Crees que ese sistema que has creado se ejecutará correctamente para hacer que la salida funcione? ¿por qué?






ENTRADA TRANSFORMADOR SALIDA






¿Crees que ese sistema que has creado se ejecutará correctamente para hacer que la salida funcione? ¿por qué?






ENTRADA TRANSFORMADOR SALIDA






¿Crees que ese sistema que has creado se ejecutará correctamente para hacer que la salida funcione? ¿por qué?

123. Haciendo uso del simulador corrobora tus tres sistemas. ¿Funcionan? ¿De qué tipo es: abierto,
cerrado o aislado?
Escribe ahora con base en lo que puedes observar en el simulador. ¿Qué energías hay asociadas en
cada caso y de qué manera se transforman estas energías desde la entrada hasta la salida?
Sistema 1 ----------- tipo:







Energía (s) en entrada Energía (s) en transformador Energía (s) en salida











Sistema 2 ----------- tipo:






Energía (s) en entrada Energía (s) en transformador Energía (s) en salida











Sistema 3 ----------- tipo:







Energía (s) en entrada Energía (s) en transformador Energía (s) en salida

124. Primer Semestre La materia y sus interacciones
123

Con base en tu experiencia en el simulador PhET explica de qué manera se cumple la primera ley de
la termodinámica en cada sistema.




















Observa las siguientes cuatro imágenes. ¿Qué tienen en común? Tomando como base la primera ley
de la termodinámica ¿Qué podemos expresar al respecto?

125. Recuerdas las tarjetas del punto 4 de esta actividad. ¿Qué otros sistemas puedes construir? ¿Es posible
construir un sistema que NO funcione? ¿Cuál es ese sistema y por qué no funcionaría?











Es tiempo de ver a tu alrededor, busca un ejemplo similar a los que pudiste ver en el simulador que
forme parte de tu entorno. Escribe en el diagrama sus tres partes, entrada, transformador y salida.
Explica las trasformaciones de energía del sistema que anotaste.



















Transformaciones de energía del sistema de mi entorno:

126. Primer Semestre La materia y sus interacciones
125

Por último:
En relación al ahorro de energía, la primera ley de la termodinámica ofrece varios principios y
enseñanzas que pueden ser aplicados para reducir el consumo energético y promover la eficiencia.
Con base en esta actividad, escribe tus ideas al respecto en cada uno de los siguientes puntos:
Conciencia del consumo energético:





Optimización de la calefacción y el aire acondicionado:





Energías renovables:




Fin de la actividad





Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Rubén Perea Leyva
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7248

127. Progresión 12


Transferencia térmica
Cambiar la temperatura de una muestra de materia requiere la transferencia de energía, lo que implica
aumentar o disminuir la agitación de las partículas que componen dicha materia.
Esta energía transferida se conoce como calor y su cantidad necesaria para
producir un cambio específico de temperatura depende de varios factores:
Naturaleza de la materia: Cada sustancia tiene una capacidad única para
almacenar y liberar calor, lo que se conoce como su capacidad calorífica.
La cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de diferentes
sustancias puede variar significativamente debido a sus propiedades
moleculares y estructurales.
Tamaño de la muestra: La cantidad de masa de la muestra también influye en la
cantidad de calor necesario para cambiar su temperatura. Cuanto mayor sea la masa,
mayor será la energía requerida para lograr el mismo cambio de temperatura.
Entorno o ambiente: El entorno en el que se encuentra la muestra también juega un papel importante.
La presión, la humedad y otras condiciones ambientales pueden afectar la transferencia de calor hacia
o desde la muestra.
El proceso de transferir calor para cambiar la temperatura puede ocurrir de
diferentes maneras, como la conducción, convección o radiación, dependiendo
del medio en el que se encuentre la muestra y cómo se aplique la energía.
En resumen, la cantidad de energía requerida para cambiar la temperatura de
una muestra de materia depende de la naturaleza de la sustancia, su
tamaño y las condiciones ambientales en las que se encuentre.

Nota: la siguiente actividad forma parte del libro de texto COBAEV
“La materia y sus interacciones”
de modo que el crédito de esta actividad es para los autores del texto:
Miguel Ángel Domínguez Ruiz y Verónica Balderas López
Progresión Para cambiar la temperatura de una muestra de materia en una cantidad
determinada, es necesario transferir una cantidad de energía que depende de la
naturaleza de la materia, el tamaño de la muestra y el entorno.

128. Primer Semestre La materia y sus interacciones
127

Progresión 12 / Actividad 1: Predicciones

Las Travesuras de
la Transferencia Térmica

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Predecir cómo la energía fluirá cuando los objetos se calientan o se enfrían, o para los
objetos que están en contacto con diferentes temperaturas.


Hoja de predicciones


Situación 1.
Condiciones iniciales. En una mesa se encuentran cuatro sustancias, hierro, ladrillo, agua y aceite de
oliva. Predice cómo serán las temperaturas de estas sustancias. ¿Cuál tendrá mayor temperatura y
así sucesivamente hasta la de menor temperatura?








Predicción 1

¿por qué?

129. Situación 2.
Predice cuál de las dos sustancias (agua o aceite) empezará primero a cambiar de fase, si
comenzamos a suministrarles calor al mismo tiempo.










Predicción 2

¿Por qué?


Situación 3.
Si calentamos al mismo instante ambos bloques. Predice cuál de los dos (ladrillo o hierro)
aumentará más rápido su temperatura que el otro.










Predicción 3

Observaciones:

130. Primer Semestre La materia y sus interacciones
129

Situación 4.
Después de haber incrementado la energía térmica del hierro y el ladrillo ahora, disminuye la
temperatura, suministrando hielo, predice quien de los dos pierde más temperatura en menor
tiempo.










Predicción 4

Observaciones:

Situación 5.
Verifica la transferencia de energía del sistema. El ladrillo se ha calentado previamente y el agua se
encuentra a temperatura ambiente. Predice qué sucederá con la temperatura del ladrillo y el agua
cuando ingreses el ladrillo caliente al agua.










Predicción 5

Observaciones:

131. Situación 6.
Verifica la transferencia de energía del sistema. El bloque de hierro se ha calentado previamente y el
agua se encuentra a temperatura ambiente. Predice qué sucederá con la temperatura del bloque y el
agua cuando ingreses el hierro caliente al agua.










Predicción 6

Observaciones:
Fin de las predicciones

132. Primer Semestre La materia y sus interacciones
131

Actividad 1: Verificar predicciones/progresión 12


Descubre con PhET si tus predicciones
se cumplieron como esperabas

Materiales:
• Tablet, celular o computadora, simulación PhET “Formas
y cambios de energía”
https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-
changes/latest/energy-forms-and-changes_all.html?locale=es%

Para esta actividad usaremos la sección

Juega con la simulación PhET durante 5 minutos.
Describe las tres cosas más importantes que hayas descubierto:

133. Ahora verifica tus predicciones
Situación 1.
Condiciones iniciales. En una mesa se encuentran cuatro sustancias, hierro, ladrillo, agua y aceite de
oliva. Usa la simulación para verificar las temperaturas de cada sustancia.










Resultados de situación 1

¿Qué discrepancias tuviste con tu predicción?


Situación 2.
Mediante la simulación investiga cuál de las dos sustancias (agua o aceite) empezará primero a
cambiar de fase, si comenzamos a suministrarles calor al mismo tiempo.










Resultados

¿Qué discrepancias tuviste con tu predicción?

134. Primer Semestre La materia y sus interacciones
133


Situación 3.
Si calentamos al mismo instante ambos bloques. Emplea la simulación y revisa cuál de los dos
(ladrillo o hierro) aumentará más rápido su temperatura que el otro.










Resultados

¿Qué discrepancias tuviste con tu predicción?

Situación 4.
Después de haber incrementado la energía térmica del hierro y el ladrillo ahora, disminuye la
temperatura, suministrando hielo, utilizando la simulación, checa cuál de los dos pierde más
temperatura en menor tiempo.










Resultados

¿Qué discrepancias tuviste con tu predicción?

135. Situación 5.
Verifica la transferencia de energía del sistema. El ladrillo se ha calentado previamente y el agua se
encuentra a temperatura ambiente. Al usar la simulación describe lo que sucede con la temperatura
del ladrillo y el agua cuando ingreses el ladrillo caliente al agua.










Resultados

¿Qué discrepancias tuviste con tu predicción?

Situación 6.
Verifica la transferencia de energía del sistema. El bloque de hierro se ha calentado previamente y el
agua se encuentra a temperatura ambiente. Aprovecha la simulación y confirma qué sucederá con la
temperatura del bloque y el agua cuando ingreses el hierro caliente al agua.










Resultados

¿Qué discrepancias tuviste con tu predicción?
Fin de Verificar predicciones

136. Primer Semestre La materia y sus interacciones
135

Actividad 1: Conclusiones/progresión 12


¿Qué he aprendido?



Tomando como base la experiencia que tuviste con el simulador. Si tenemos varias sustancias en
una habitación. ¿Qué podemos decir de manera general sobre las temperaturas de dichas sustancias?










¿De qué manera la naturaleza de las sustancias afecta a la transferencia de energía? ¿Cuáles son las
propiedades de las sustancias que consideras influyen en la facilidad con la que incrementan o
disminuyen la temperatura? Si lo consideras necesario investiga más al respecto.










¿Qué mecanismos de transferencia de calor pudiste observar mediante el simulador?

137. En el simulador, ¿Pudiste comprobar alguna ley de la termodinámica? Argumenta tu respuesta









Fin de la actividad




Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Miguel Ángel Domínguez Ruiz
Verónica Balderas López
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7249

138. Primer Semestre La materia y sus interacciones
137

Progresión 13




Cambio climático

En las últimas décadas, el cambio climático se
ha convertido en un tema central en la agenda
global, y con razón. Las actividades humanas, como
la quema de combustibles fósiles, la deforestación y la
industrialización, han liberado cantidades masivas de gases de
efecto invernadero en la atmósfera, provocando un calentamiento sin
precedentes en la Tierra. Los efectos de este calentamiento ya se están
sintiendo en todo el mundo, desde el derretimiento acelerado de los glaciares
hasta eventos climáticos extremos más frecuentes y devastadores.
El cambio climático se refiere al aumento a largo plazo de la temperatura
promedio de la Tierra debido a actividades humanas, principalmente la emisión de
gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono.
Los gases de efecto invernadero son componentes atmosféricos que contribuyen al
fenómeno del calentamiento global al atrapar el calor en la atmósfera terrestre. Estos
gases permiten que la radiación solar entre a la Tierra, pero dificultan la salida del
calor, lo que lleva a un aumento de la temperatura promedio del planeta. Los principales
gases de efecto invernadero incluyen:

• Dióxido de carbono (CO2)
• Metano (CH4)
• Óxido nitroso (N2O)
• Hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC)
• y hexafluoruro de azufre (SF6)
Estos gases atrapan el calor en la atmósfera, causando un aumento en la temperatura global y
provocando efectos adversos en el clima, como el derretimiento de los glaciares, el aumento del
nivel del mar, eventos climáticos extremos más frecuentes y cambios en los patrones de lluvia.
El cambio climático tiene impactos significativos en los ecosistemas, la biodiversidad, la
agricultura, la salud humana y la economía global.

Progresión
Los sistemas en la naturaleza evolucionan hacia estados más estables en los que la
distribución de energía es más uniforme, por ejemplo, el agua fluye cuesta abajo, los
objetos más calientes que el entorno que los rodea se enfrían y el efecto invernadero
que contribuye al equilibrio térmico de la Tierra.

139. Progresión 13 / Actividad 1

No es un Cambio…es una Crisis

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Describir el impacto de los gases de efecto invernadero y las nubes sobre la luz
solar, la radiación infrarroja y la temperatura de la superficie.
• Concientizar por qué los gases de efecto invernadero afectan el equilibrio térmico
del planeta

Ideas previas


Observa los ambientes para responder: ¿en cuál de estos sentirás una mayor sensación térmicas (mayor
temperatura)?









Aula de clase Sala de una casa








Invernadero
Razone su respuesta:

140. Primer Semestre La materia y sus interacciones
139

Ahora observa la siguiente situación con nuestro planeta:


¿Cómo afectaría la temperatura global del planeta?
Explique su respuesta:









¿Por qué crees que al efecto de algunos gases en la atmosfera se le conoce como efecto invernadero?
Razone su respuesta




Observa la progresión del tiempo y los cambios en la temperatura:
Era del hielo 1750


1950 2020


Describe los cambios sufridos en el paisaje y ¿Cómo inciden en el aumento de la temperatura? Razona tu
respuesta











Sabías que: un invernadero
es una construcción que
permite entrar el calor del
Sol pero que, por la
ausencia de ventilación, no
lo deja salir.

141. Socializa lo aprendido:
es hora de compartir con tu compañero de equipo las ideas sobre las actividades, para luego responder.
¿crees que la actual crisis climática es producto de la actividad humana?












Materiales:
• Tablet, celular o computadora, simulación PhET “Efecto
invernadero”
https://phet.colorado.edu/sims/html/greenhouse-effect/latest/greenhouse-
effect_all.html?locale=es


Juega con la simulación PhET durante 5 minutos. Efecto invernadero Describe las tres cosas
más importantes que hayas descubierto:






Para culminar, vuelve la simulación a sus condiciones iniciales de uso.
Recuerda… nada de la simulación PhET se daña. ¡Aprende jugando!



Seleccione: ¿Cuáles son fuentes de gases de efecto invernadero como: dióxido de carbono (��
2), metano (�??????
4),
óxido nitroso (�
2�)?. Verifica tus respuestas con la simulación

Agricultura

Deforestación

Industrias Termoeléctricas

Desperdicios
☐ si ☐ no ☐ si ☐ no ☐ si ☐ no ☐ si ☐ no ☐ si ☐ no

142. Primer Semestre La materia y sus interacciones
141


Transporte

Edificios comerciales

Edificios residenciales

Ganadería
Menciona otra
fuente de gases de
invernadero:





☐ si ☐ no ☐ si ☐ no ☐ si ☐ no ☐ si ☐ no
¿Qué caracteriza a las fuentes de gases de efecto invernadero?
Razone su respuesta



Observa las imágenes a continuación

Fotones Ondas
¿Qué representa los colores amarillo y rojo en los fotones y las ondas? Verifica con la simulación
Razone su respuesta




Predice que
sucederá con
la temperatura
del ambiente si
eliminas las
nubes.

☐ aumenta
☐ disminuye
☐ no tiene
efectos
Explica tu respuesta. Verifica con la simulación

143. De acuerdo a tu experiencia y según la imagen responde. Verifica tus respuestas con la simulación

Describe
lo que
pasara
con la
temperatu
ra si:
Aumentas la
concentració
n de gases de
efecto
invernadero
Descripción





disminuyes la
concentració
n de gases de
efecto
invernadero




Descripción





De acuerdo a tu experiencia y según la imagen responde. Verifica tus respuestas con la simulación

Describe
lo que
pasara con
la
temperatur
a si:
Varias
el
número
de
fotones
Descripción










¿crees que las intensas sequias, las olas de calor o las intensas lluvias son consecuencias del efecto invernadero?
Argumenta tu respuesta





Observa la imagen:

144. Primer Semestre La materia y sus interacciones
143


¿son consecuencias del incremento del efecto invernadero?
Selecciona
Cambios en los patrones de precipitaciones: sequias e inundaciones ☐
Perdida de la biodiversidad y la extinción de muchas especies ☐
Aumento en las temperaturas de los océanos: fenómeno del niño y la niña ☐
Deterioro de la salud humana: epidemias y pandemias ☐
Todas las anteriores

Menciona al menos una consecuencia en tu comunidad por el efecto del incremento de los gases de invernadero:





Vamos a divertirnos y a jugar con la simulación. Observa la imagen.


Describe al menos dos acciones distintas que tomarías en tu comunidad o en tu estilo de vida para combatir y
disminuir los gases de invernadero y así evitar sus consecuencias
Acción uno

Descripción de lo que vas hacer y como lo lograrías

145. Acción dos Descripción de lo que vas hacer y como lo lograrías









Detente un momento… informa a tu docente sobre la culminación de tus actividades, si te sobro tiempo, verifica
tus respuestas y espera las indicaciones

Reflexiona lo aprendido:
Discute con tu compañero de equipo las acciones que pondrías en marcha para evitar el aceleramiento del
calentamiento global, anota estas reflexiones a continuación











Comparte:
Comparte tus reflexiones con el resto de la clase y anota aquellas de otros grupos que ayudarán a entender mejor el
tema.

146. Primer Semestre La materia y sus interacciones
145



¿Qué he aprendido?



¿a qué se le llama efecto invernadero?


Selecciona
Aumento de la temperatura por el cambio
climático
☐
Aumento acelerado de la temperatura por
el cambio climático
☐
Aumento acelerado de la temperatura
producto de la actividad humana y su
contaminación con gases
☐
Todas las anteriores

☐

Bajo las siguientes condiciones:



¿Cuáles de estos gases son los principales agentes del aumento del efecto invernadero?’
Selecciona
Vapor de agua (??????
2�) ☐
Ozono (�
3) y Vapor de agua (??????
2�) ☐
dióxido de carbono (��
2), metano (�??????
4), óxido nitroso (�
2�) ☐
ninguna de las anteriores ☐

147. ¿Cuáles acciones puedes tomar para mitigar (bajar) el efecto invernadero? (puedes seleccionar más de una)


Selecciona
Disminuir mi huella de carbono (cero
emisiones de carbono) cambiando mi
estilo de vida
☐
Cuidar el agua y todas sus fuentes
(ríos, quebradas, mares, lagunas,
océanos entre otros)
☐
Aliméntate de forma sostenible con
productos de tipo orgánico locales o
de temporada
☐
Apoyar el uso de energías alternas ☐
Usar medios de transporte amigables
con la naturaleza (caminar, bicicletas,
transporte público entre otros)
☐

Y tú…. Describe ¿Cuál medida has tomado recientemente para evitar el efecto invernadero?









Fin de la actividad





Esta actividad ha sido adaptada para este cuadernillo
AUTOR
Jesús Eduardo Villamizar Rincón
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/7189

148. Primer Semestre La materia y sus interacciones
147

Progresión 14





La atmósfera terrestre está compuesta por diferentes gases y partículas, y cuando la luz solar la
atraviesa, interacciona con estas sustancias. Estas interacciones son responsables de varios fenómenos
y procesos importantes para nuestro planeta.
La explicación de como algunas sustancias interactúan con la luz está relacionada con la naturaleza
de los átomos en su estructura. Los átomos de cada elemento tienen electrones en órbitas energéticas
específicas.
Cuando la luz incide sobre una sustancia, los electrones pueden absorber energía de
ciertas frecuencias de luz, saltar a niveles de energía más altos y luego reemiten
esa energía en forma de luz. La interacción entre los electrones y la luz
depende de la frecuencia de la luz y las características de los electrones
en el material.
Esta propiedad de emisión y absorción de luz a frecuencias características es única para cada elemento
químico. Por lo tanto, al analizar cómo una sustancia interactúa con la luz, se puede identificar la
presencia de ciertos elementos en ella.
Esto es útil en diversas aplicaciones, desde la identificación de minerales y compuestos químicos en
laboratorios hasta la detección de elementos en cantidades muy pequeñas, incluso en el rango
microscópico, lo que tiene un impacto significativo en la ciencia y la tecnología.











Progresión
Algunas sustancias permiten el paso de la luz a través de ellos, otros únicamente un
poco, porque en las sustancias los átomos de cada elemento emiten y absorben
frecuencias características de luz, lo que permite identificar la presencia de un
elemento, aún en cantidades microscópicas.

149. Progresión 14 / Actividad 1

Luces, materia, ¡acción!
Explorando el emocionante escenario de la
interacción luz-materia

Nombre: ________________________________________________________________________
Grupo: _______________ Fecha: _______________

Objetivos de aprendizaje:
• Explora cómo la luz interactúa con las moléculas de nuestra atmósfera.
• Identifica que la absorción de la luz depende de la molécula y el tipo de luz.
• Identifica que la energía aumenta de microondas a radiación ultravioleta.
• Identifica cómo la estructura de una molécula afecta la forma en que interactúa con la luz.

Materiales:
• Tablet, celular o computadora, simulación PhET “Moléculas y luz”
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecules-and-light/latest/molecules-
and-light_all.html?locale=es


Explora la simulación durante unos 10 minutos. Discuta con sus compañeros y decida un resumen
breve de la simulación.

150. Primer Semestre La materia y sus interacciones
149

Investiga y clasifique la radiación electromagnética en la simulación en términos de energía,
longitud de onda y frecuencia.


Energía





Energía





Energía





Energía





Longitud de onda





Longitud de onda





Longitud de onda





Longitud de onda





Frecuencia




Frecuencia




Frecuencia




Frecuencia





Examina cómo los diferentes fotones en la simulación afectan a cada molécula. Anota tus
observaciones para cada combinación en unas pocas palabras descriptivas.

MOLECULAS
Microonda

Infrarrojo

Luz visible

Ultravioleta

CO






N2

O2

151. CO2

H2O

NO 2

O 3


¿Qué molécula(s) no se vio afectada(s) por ninguna de las radiaciones en la simulación? ¿En qué
moléculas se encuentran comúnmente en nuestro aire y atmósfera?












Examine sus observaciones anteriores y resuma los efectos de cada tipo de radiación en las
moléculas de la simulación.
Microonda Infrarrojo Luz visible Ultravioleta
Efecto(s)
en las
Moléculas

152. Primer Semestre La materia y sus interacciones
151

La interacción de la luz con una molécula depende de las características de la molécula. La
presencia de pares de electrones solitarios no enlazantes o dipolos de enlace son dos ejemplos.
Identifica al menos 2 características más.




















Regrese a su clasificación anterior e intente identificar las características moleculares asociadas con
una interacción particular con la radiación electromagnética.
Tipo de radiación
¿Qué moléculas se vieron afectadas?
Sugerencia: Dibujar estructuras de Lewis puede
ayudar.
Regla general para
predecir la actividad
Microonda







Infrarrojo







Visible







Ultravioleta

153. Contesta brevemente las siguientes preguntas, tomando como base la actividad y análisis que acabas
de realizar en los puntos anteriores de esta actividad

¿Por qué un horno de microondas calienta la comida?









¿Cuáles gases son considerados de invernadero?








¿Cuáles gases no reaccionaron con la luz y por qué esto puede ser importante?









¿Por qué la capa de ozono es importante?









Comparte tus respuestas con tus compañeros y obtén una conclusión.

154. Primer Semestre La materia y sus interacciones
153

Conclusiones: Utilizando tus respuestas como punto de partida, crea un escrito que sintetice la
actividad y exhiba los conocimientos adquiridos.









Fin de la actividad






Esta actividad ha sido traducida al español y adaptada para
este cuadernillo
AUTOR
Alycia M. Palmer
Traducción Rubén Perea Leyva
bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0)
https://phet.colorado.edu/es/contributions/view/6978

155. Progresión 15




¿Qué impacto tiene en el medio ambiente el uso de materiales sintéticos?

El impacto ambiental del uso de macromoléculas sintéticas, como plásticos y polímeros, es
significativo y abarca varias áreas. Aquí hay algunos aspectos clave del impacto ambiental de estos
materiales:
Contaminación por plásticos: Los plásticos sintéticos son resistentes a la degradación natural, lo
que significa que persisten en el medio ambiente durante mucho tiempo
después de su uso. Esto ha llevado a la acumulación masiva de residuos
plásticos en océanos, ríos, suelos y ecosistemas terrestres. La
contaminación por plásticos tiene efectos adversos en la vida marina y
terrestre, causando daños físicos, ingestión accidental y alteraciones en los
hábitats.
Consumo de recursos: La fabricación de macromoléculas sintéticas requiere
grandes cantidades de recursos naturales, como petróleo y gas, para la extracción y
procesamiento de materias primas. Esto puede llevar a la sobreexplotación de
recursos y a la degradación ambiental asociada con la extracción de
combustibles fósiles.
Emisiones de gases de efecto invernadero: La producción de macromoléculas
sintéticas implica procesos químicos y energéticamente intensivos, lo que puede generar
emisiones significativas de gases de efecto invernadero, como dióxido de carbono (CO2) y metano
(CH4). Estas emisiones contribuyen al cambio climático y sus impactos asociados, como el aumento
de las temperaturas globales y los patrones climáticos alterados.
Desafíos en el reciclaje: Aunque el reciclaje de plásticos es posible, enfrenta varios
desafíos, como la falta de infraestructura adecuada, la complejidad de separar y
procesar diferentes tipos de plásticos, y la contaminación de los materiales
reciclados. Esto limita la eficacia del reciclaje y conduce a la acumulación de
plásticos en vertederos y el medio ambiente.
Microplásticos: Los plásticos sintéticos se descomponen con el tiempo en
partículas más pequeñas, conocidas como microplásticos, que pueden encontrarse
en suelos, cuerpos de agua y alimentos. Estos microplásticos pueden ingresar a la
cadena alimentaria y tener efectos potencialmente dañinos en la salud humana y la
vida silvestre.
Daño a la biodiversidad: La contaminación por plásticos y otros materiales sintéticos puede
afectar la biodiversidad al dañar los hábitats naturales y afectar a las especies. Los animales y las aves
marinas a menudo ingieren plásticos y pueden sufrir lesiones o muerte como resultado.
Progresión
Reunir y dar sentido a la información para describir que los materiales
sintéticos provienen de recursos naturales e impactan a la sociedad.

156. Primer Semestre La materia y sus interacciones
155

Progresión 16





¿Cómo se aprovechan las propiedades de la materia en la elaboración de
nuevos materiales?
La nanotecnología es un campo de la ciencia y la ingeniería que se enfoca
en la manipulación y control de la materia a nivel nanométrico, es decir, a
una escala extremadamente pequeña, en el rango de los nanómetros (1
nanómetro es igual a 1 mil millonésima parte de un metro). Esta escala
permite aprovechar propiedades únicas de la materia y crear nuevos
materiales con características mejoradas o completamente nuevas.

En la elaboración de nuevos materiales a través de la
nanotecnología, se aprovechan las propiedades de la materia en varias
formas:

Propiedades Cuánticas y Superficiales: A nivel nanométrico, las propiedades de los materiales
pueden cambiar drásticamente debido a efectos cuánticos y superficiales. Por ejemplo, las
nanopartículas pueden exhibir colores diferentes de los materiales a granel debido a cambios en su
estructura electrónica. Estas propiedades pueden utilizarse en aplicaciones como pantallas de alta
definición, tintas especiales y pigmentos.
Propiedades Mecánicas y Resistencia: Los nanomateriales pueden tener una mayor resistencia y
dureza en comparación con sus contrapartes a mayor escala. Esto es útil en la fabricación de
materiales más fuertes y ligeros, como los nanocompuestos utilizados en la industria aeroespacial y
automotriz.
Conductividad Eléctrica y Térmica: Algunos nanomateriales, como los nanotubos de carbono y los
nanodiscos metálicos, tienen una alta conductividad eléctrica y térmica.
Estas propiedades se utilizan en dispositivos electrónicos avanzados,
sensores y materiales termoeléctricos para la conversión de calor en
electricidad.
Superficies y Propiedades Químicas: La alta relación superficie-
volumen de los nanomateriales les permite exhibir propiedades
químicas únicas, como mayor reactividad y capacidad de
adsorción. Esto se aprovecha en catalizadores más eficientes y
selectivos en reacciones químicas.
Progresión
La ciencia como un esfuerzo humano para el bienestar: Discusión de la
aplicación de las ciencias naturales: La nanotecnología.

157. Optoelectrónica y Fotónica: La nanotecnología permite la manipulación de la interacción entre la
luz y la materia a escala nanométrica. Esto se utiliza en la fabricación de dispositivos fotónicos, como
diodos emisores de luz (LED) y células solares más eficientes.
Medicina y Biología: Los nanomateriales también tienen aplicaciones en medicina y biología, como
la liberación controlada de medicamentos, la imagenología de alta resolución y la detección temprana
de enfermedades.
Autoensamblaje y Estructuras a Nanoescala: Los nanomateriales pueden autoensamblarse en
estructuras específicas a nivel nanométrico, lo que permite la creación de materiales con propiedades
programables y funciones específicas.






Nota: Para las progresiones 15 y 16 no existe en PhET una simulación que sea apropiada para
abordar las temáticas sugeridas por dichas progresiones. Sin embargo y con base en las
recomendaciones del Centro Mario Molina puedes complementar estas progresiones mediante el uso
de las siguientes páginas web.


http://www.atlasnacionalderiesgos.gob.mx/


“Riesgos hidrometeorológicos” Atlas Nacional de Riesgos – CENAPRED

“Prevención de desastres” Atlas Nacional de Riesgos – CENAPRED