martes, 7 de julio de 2009

Naturaleza de la Materia

José Fuerte Guillen
2do de licenciatura en educación secundaria con especialidad en química
LECTURA: Naturaleza de la materia
El tratamiento formal y matemático de la teoría cinética de los gases se deja normalmente para los cursos de nivel superior, realizándose en la teoría corpuscular con los alumnos de edades entre
· 12 y 16 años.
En función de los cambios que tienen lugar en un nivel microscópico o corpuscular.
Las principales ideas de la teoría corpuscular son:
I. El comportamiento de las sustancias puede explicarse si se asume que la materia esta constituida por pequeñas partículas.
II. Entre partícula y partícula no existe nada. Es el vacio.
III. Los corpúsculos están en movimiento permanente en los sólidos, líquidos y gases.
IV. Los gases se comportan como si sus partículas pudieran moverse libremente independientemente unas de otras.
V. Al aumentar la temperatura de una sustancia aumenta la energía de sus partículas.
VI. La presión ejercida por un gas sobre una superficie es el resultado del bombardeo de la superficie por muchas partículas.
VII. La difusión de una sustancia se debe al movimiento al azar de las partículas individuales.
VIII. Las partículas pueden unirse entre si dando lugar a un tipo diferente de partículas, con propiedades distintas a la de aquellas que la han formado.
Ideas previas respecto a la naturaleza discreta de la materia.
Conviene señalar que la utilización que hacen los alumnos del modelo corpuscular que se les ha enseñado tiene poco éxito cuando deben explicar fenómenos conocidos tales como ebullición, solidificación, etc.
Aproximadamente solo un tercio de los alumnos que ya han estudiado el modelo cinético corpuscular dan explicaciones basadas en las ideas corpusculares muchas de las cuales son incompletas.
Carácter continúo de la materia
Los niños, antes de recibir enseñanza sobre esos temas, ven la materia como algo continuo en concordancia con el aspecto microscópico que presenta.
Es posible que influya a los niños que están acostumbrados a oír hablar de gérmenes, virus bacterias e incluso de átomos que son cosas tan pequeñas que no pueden ver.
Queremos señalar sin, embargo, que nos estamos refiriendo únicamente al hecho de admitir la existencia de partículas.
El vacio no existe
Cuando los niños ya admiten que la materia está constituida de partículas, se les pregunta que es lo que hay entre partícula y partícula muy pocos señalan que nada. La mayoría señala que entre las partículas hay polvo, gérmenes, gases como el oxigeno o el nitrógeno, aire, etc.
Durante mucho tiempo se ha considerado que la naturaleza tenía horror al vacío y que este no podía existir. Esta influyo en la no aceptación de que esto no podía existir las ideas atomísticas. Con ocasión sobre los experimentos de hidrostática de Torricelli y Pascal.
Se ha encontrado en un estudio longitudinal realizado con alumnos desde escuela elemental hasta la universidad que solo una minoría de alumnos interioriza la idea del espacio vacío entre partículas.
Visión estática de la materia
No es fácil admitir que en un trozo de hierro los átomos que lo componen se están moviendo. Se distingue fácilmente entre el aire de calma y el aire en movimiento y no debe resultar sorprendente que el alumno atribuya a las partículas del aire las propiedades que en el aire tiene en su conjunto.
La dificultad para admitir el movimiento intrínseco de las partículas es también persistente.
No aceptar el movimiento intrínseco de las moléculas les lleva a buscar otras explicaciones a la propiedad que tiene los gases de llenar todo el volumen del recipiente que lo contiene.
En cuento a la distribución espacial, los alumnos tienden a sobrestimar la distancia entre las partículas de los líquidos y a subestimar la distancia entre las moléculas de los gases.

Ideas de los alumnos sobre el estado gaseoso.
Las expectativas que se hacen o que se citan en las clases utilizan el aire como gas. Para algunos niños los términos gas y aire son sinónimos.
Entre los alumnos mas jóvenes los gases son vistos como sustancias poco materiales el hecho de que muchos gases sean invisibles les da un cierto carácter inmaterial, algo así como una especie de espíritus o pensamientos, por esto quizás sea conveniente suministrar a los alumnos experiencias con gases coloreados además de las que ya tienen y de las que se proponen con el aire.
Entre los alumnos de los primeros niveles es frecuente asociar el aire al movimiento del mismo.
Cuando los niños distinguen entre aire y viento no dan automáticamente al primero la misma consideración que a las sustancias solidas y liquidas.
Ideas de los alumnos sobre las propiedades de los gases
El modelo cinético corpuscular explica la presión que ejercen los gases sobre las paredes de los recipientes que lo contienen cono resultados numerosos c hoques de las moléculas que contienen el gas con las paredes.
Para un numero elevado de alumnos los gases ejercen fuerzan solamente cuando están en movimiento o bien actúan sobre un objeto que se este moviendo.
Algunos alumnos indican únicamente la fuerza mientras se esta insuflando aire en la correo el brazo, pero no siente esta fuerza cuando dejamos de insuflar el aire.
Consecuencia de la enseñanza

Entre las propiedades que pueden ayudar a los alumnos a superar prejuicios sobre la naturaleza de los gases están
ü Ocupan volumen
ü Los gases tienen masa
ü Son distintos unos de otros.
La comprensión del movimiento intrínseco existe que se haya superado la asociación: entre la fuerza y el movimiento.
Cuando el alumno comprenda que no es necesario una fuerza para que un cuerpo este en movimiento, podrá admitir que las partículas de un gas estén en constante movimiento.
Debemos que tener en cuenta que los alumnos no tiende de manera espontanea a usar teorías o modelos mas completos, por eso si queremos que asuma algún modelo, y la teoría cinética es los suficiente importante es conveniente planear actividades para que lo apliquen en un numero de situaciones.
Las leyes de los gases ocupan un lugar destacado en la enseñanza de la física y química. Por desgracia solo se utilizan en la resolución de ejercicios numéricos en los que el alumno no ha de sustituir los valores cambiantes.
Un estudio mediante entrevistas sobre la naturaleza corpuscular de la materia
La mayor parte de los alumnos aceptaba que el aire estaba constituido por partículas mientras que un número menor decía que la interiorización de la partícula estaba el espacio vacio entre las partículas.

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