bloc i: quÍmica (1) - edebe · 2012-09-19 · la mesura. el mètode científic 13 2. les magnituds...
TRANSCRIPT
edebé
edebé
3
Físi
ca i Q
uím
ica
Física i Química 3ESOCiències de la Naturalesa
BLOC I: QUÍMICA (1)
3
edeb
éFí
sica
i Quí
mic
aBL
OC
I: Q
UÍM
ICA
(1)
uími 33Edició actualitzada
C
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
Matèria de Ciències de la Naturalesa, FÍSICA I QUÍMICA 3Educació Secundària Obligatòria
BLOC I: QUÍMICA (1)
Projecte i edició: grup edebé
Direcció general: Antoni Garrido GonzálezDirecció d’edició de continguts educatius: Maria Banal MartínezDirecció de l’àrea de Ciències i Tecnologia: Josep Estela HerreroDirecció pedagògica: Santiago Centelles CerveraDirecció de producció: Joan López Navarro
Equip d’edició d’edebé:
Edició: M. Roser Sánchez Gimeno, Núria Lorente Pla, Manuel Martín Doménech i Cristina Vergara TorrentePedagogia: Elsa Escolano LumbrerasIl·lustració: Robert Maas OlivesCorrecció: Marta Salvadó MorralCoberta: Lluís Vilardell Panicot i Mónica González López
Col·laboradors:
Text: Tomás García Pozo, María Ángeles Jurado Cardelús, Maialen Zabaljauregui Marcuerquiaga i idem SLDibuixos: Pedro Luis León Celma, Carlos Salom Galofré i Baber, scpFotografies: Gonzalo Cáceres Dancuart, Pedro Carrión Juárez, AGE Fotostock, Latinstock, El Mundo, Jupiter Images, Cover, HighRes Press Stock, Prisma, Stock Photos, Photos.com i arxiu edebéFotografia de coberta: GettyimagesPreimpressió: Baber, scp
Agraïments: Ventus Ciencia Experimental SL, RSF Maquinaria i Laboratori d’anàlisi química CNIM-SIC
És propietat de grup edebé© grup edebé, 2012 Passeig Sant Joan Bosco, 6208017 Barcelonawww.edebe.com
ISBN 978-84-683-0781-7 (obra completa)Dipòsit legal: B. 22099 -2012Imprès a EspanyaPrinted in SpainEGS - Rosari, 2 - Barcelona
Aquest llibre forma part del projecte editorial edebé i ha estat elaborat segons les disposicions i normes curriculars que desenvolupen la Llei Orgànica d’Educació (LOE) de 3 de maig de 2006.
Qualsevol forma de reproducció, distribució, comunicació pública o transformació d’aquesta obra només pot ser realitzada amb l’autorització dels seus titulars, llevat d’excepció prevista per la llei. Dirigeixi’s a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos) si necessita fotocopiar o escanejar fragments d’aquesta obra (www.conlicencia.com; 91 702 19 70 / 93 272 04 45).
Els editors han fet tot el possible per localitzar els titulars dels materials que puguin aparèixer a l’obra. Si involuntàriament se n’ha omès algun, els editors repa- raran l’error quan sigui possible.
El llibre inclou una selecció acurada d’enllaços de pàgines web que edebé considera que poden ser d’interès. Tanmateix, aquestes pàgines no li pertanyen. Per tant, edebé no pot garantir-ne la permanència, ni la variació dels seus continguts i tampoc no es pot fer responsable dels possibles danys que es puguin derivar de l’accés o de l’ús de les pàgines.
ADVERTIMENT: Totes les activitats que conté aquest llibre s’han de fer en un quadern a part. Els espais inclosos en les activitats són simplement indicatius i la seva finalitat, didàctica.
1010
1
CONTINGUTS1. Fenòmens físics i químics
2. Les magnituds físiques i la seva mesura2.1. Sistema Internacional d’unitats2.2. Transformació d’unitats2.3. Notació científica
3. Caràcter aproximat de la mesura3.1. Errors experimentals3.2. Xifres significatives
4. El mètode científic
5. El treball de laboratori5.1. El material de laboratori5.2. La seguretat al laboratori
La mesura. El mètode científic
11
COMPETÈNCIES BÀSIQUESCompetència en comunicació lingüística
• Redactar informes científics per comunicar les conclusions de diferents treballs de recerca de la manera més apropiada.
Competència matemàtica
• Interpretar taules i gràfiques, i utilitzar les mesures de magni-tuds bàsiques i derivades per a comprendre diferents contextos de la vida quotidiana.
Competència en el coneixement i la interacció amb el món físic
• Diferenciar el coneixement científic d’altres formes de pensa-ment humà i mostrar conductes relacionades amb l’activitat científica.
• Comprendre el símbols de perill en els productes químics i seguir les normes de seguretat en el laboratori.
Tractament de la informació i competència digital
• Fer un ús habitual de les possibilitats de les TIC per a processar, recopilar, presentar i transmetre informació de manera crítica i responsable.
Competència social i ciutadana
• Identificar les unitats del sistema anglosaxó i valorar les seves característiques socioculturals.
PREPARACIÓ DE LA UNITAT • Enumera les diferents ciències de la naturalesa que coneguis
i explica de què s’ocupa cadascuna.
• Relaciona cada magnitud física amb la seva unitat correspo-nent en l’SI.
longitudtempsvelocitatmassaenergia
quilogrammetre/segonjoulesegonmetre
• Posa cinc exemples de magnituds físiques d’ús freqüent en la vida quotidiana.
• Busca informació i descriu les següents característiques d’una balança: exactitud, resolució o sensibilitat i precisió.
• Cita i descriu la utilitat de cinc instruments que pots trobar en un laboratori de ciències.
La nanotecnologia s’encarrega de dissenyar i ma-nipular materials i estructures de la mida de les molècules, és a dir, a escala nano (1 nm 5 1029 m). El terme nanotecnologia el va donar a conèixer l’enginyer Kim Eric Drexler durant la dècada de 1980, quan parlava d’aquests dispositius, molt més petits que la mida d’una cèl·lula. No obstant això, es considera el pare de la nanotecnologia el físic Richard Phillips Feynman, que el 1 959 ja pen-sava en la possibilitat de fabricar circuits nanomè-trics per a ordinadors.
— Busca informació sobre les aplicacions de la nanotecnologia, especialment en medicina i medi ambient. Pots consultar la página web http://www.nano.gov/you/nanotechnolo gy-benefits.
1. Raona si els processos següents són físics o químics.
a) En la fermentació el sucre es transforma en alcohol i diòxid de carboni; b) l’aigua d’una glaçonera col·locada al conge- lador es transforma en glaçons; c) dissolució d’un comprimit efervescent en aigua i d) quan es colpeja una campaneta es genera un so.
ACTI
VITA
TS1. Fenòmens físics i químicsLa ciència és un conjunt de coneixements del món físic que s’han obtingut a través de l’observació, l’experimentació i el raonament. Aquests coneixements, un cop ordenats i estructurats, donen origen a les teories, els principis i les lleis.
L’ésser humà sempre ha sentit curiositat per la naturalesa que l’envolta, ha obser-vat els canvis que experimenten els cossos i s’ha preguntat com es produeixen aquests canvis i per què.
Si observem el nostre voltant, podem apreciar multitud de fenòmens, és a dir, canvis que es produeixen en els cossos materials.
Fenòmens físics
En bullir l’aigua, aquesta es transforma en vapor d’aigua.
El sucre en l’aigua es dissol to-talment.
En aquests processos les substàncies no es transformen en unes altres de diferents de les inicials. Es tracta de fenòmens físics. Aquest tipus de fenòmens és objecte d’estudi de la física.
La física és la ciència que estudia els fenòmens físics, és a dir, aquells pro-cessos en què la composició d’una substància no canvia ni s’originen noves substàncies.
Fenòmens químics
En cremar carbó queden les cendres i es desprèn fum.
El ferro exposat a la intempèrie reacciona amb l’oxigen de l’aire i s’oxida.
En aquests processos una o diverses substàncies es transformen en una altra o unes altres de diferents de les inicials. Es tracta de fenòmens químics. La cièn- cia que s’encarrega d’estudiar-los és la química.
La química és la ciència que estudia els fenòmens químics, és a dir, aquells processos en els quals una o més substàncies canvien la seva composició i es transformen en altres substàncies.
Unitat 112
13La mesura. El mètode científic
2. Les magnituds físiques i la seva mesura
En la nostra vida quotidiana assignem propietats als objectes i cossos que ens envolten. Podem diferenciar aquestes propietats en propietats que es poden mesurar i propietats no mesurables.
Així per exemple, el color, l’elegància, la bellesa... no són mesurables. En canvi, la massa, la temperatura, la capacitat... les podem mesurar, és a dir, els assignem un valor numèric en una certa escala. En aquest cas diem que són magnituds físiques.
Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser mesurada.
Per a mesurar una magnitud física comparem el seu valor amb una referència que anomenem unitat de mesura.
2.1. Sistema Internacional d’unitats
Per a resoldre el problema que suposava l’ús d’unitats diferents en diferents llocs del món, a l’XI Conferència General de Pesos i Mesures (París, 1960) es va establir el Sistema Internacional d’unitats (SI).
— L’SI consta de set unitats bàsiques que s’utilitzen per a expressar les mag-nituds físiques bàsiques. A partir d’aquestes magnituds es determinen les unitats i magnituds derivades.
MAGNITUD BÀSICA UNITAT SÍMBOL
Longitud metre m
Massa quilogram kg
Temps segon s
Intensitat de corrent ampere A
Temperatura kelvin K
Intensitat lluminosa candela cd
Quantitat de substància mol mol
— Les magnituds derivades són el resultat d’operar matemàticament amb les magnituds bàsiques.
MAGNITUD DERIVADA UNITAT SÍMBOL
Superfície metre quadrat m2
Volum metre cúbic m3
Velocitat metre per segon m/s
Densitat quilogram per metre cúbic kg/m3
Força newton N (kg?m/s2)
MÚLTIPLES I SUBMÚLTIPLES DE LES UNITATS DE L’SI
FACTOR PREFIX SÍMBOL
1024 yotta Y
1018 exa E
1012 tera T
109 giga G
106 mega M
103 quilo k
102 hecto h
101 deca da
1021 deci d
1022 centi c
1023 mil·li m
1026 micro m
1029 nano n
10212 pico p
10218 atto a
10224 yocto y
Els prefixos designen la potència de deu per la qual es multiplica la unitat.
FIXA-T’HI
Els símbols de les unitats de les di-ferents magnituds, tant bàsiques com derivades, s’escriuen sempre en singular i en minúscula, excepte les que fan referència a una perso- na, com ara K (kelvin), Pa (pascal) o W (watt).
2.2. Transformació d’unitats
De vegades, per a expressar el valor d’una magnitud no s’empra la unitat que es-tableix l’SI, ja sigui perquè la magnitud que es desitja mesurar és molt gran o molt petita o perquè s’utilitzen unitats tradicionals pròpies.
En aquests casos hem de transformar unes unitats en altres mitjançant factors de conversió.
Un factor de conversió és una fracció igual a la unitat que expressa l’equiva-lència entre dues unitats.
En un factor de conversió el numerador i el denominador són mesures iguals expressades en diferents unitats.
1 km 5 1 000 m
1 km Factor de conversió: ––––––––– 1 000 m
Així, en multiplicar una mesura per un factor de conversió el seu valor no canvia.
2. Digues quina és la unitat de les magnituds físiques següents en l’SI.
superfície - volum - densitat - força - pressió - velocitat - acceleració
3. Efectua les transformacions següents:
a) 454,6 cm a m c) 0,36 m3 a dm3 e) 20 148 h a anys
b) 25 500 g a kg d) 7 dies a s f ) 50,4 km/h a m/s
ACTI
VITA
TS
Volem expressar en metres una mesura presa en centímetres, 1 245 cm.
PROCÉS APLICACIÓ
1. Busquem l’equivalència entre centímetres i metres.
100 cm 5 1 m
2. Multipliquem la mesura pel fac-tor de conversió corresponent.
1 m 1 245 cm ? ––––––––– 100 cm
En el numerador situem la mesura en què vo-lem expressar el resultat, m, i en el denomina-dor l’equivalent en cm.
3. Operem i simplifiquem unitats i obtenim el resultat final.
1 m 1 245 1 245 cm ? –––––––– 5 ––––––– m 5 12,45 m 100 cm 100
EXEM
PLE
1
Unitat 114
2.3. Notació científicaDe vegades, per a expressar nombres molt grans o molt petits (enters o deci- mals) es recorre a la notació científica, que ens permet manejar-los amb més facilitat.
Un nombre expressat en notació científica estarà format per un nombre deci-mal amb una part entera d’una sola xifra diferent de zero, multiplicat per una potència de 10 d’exponent enter.
Vegem uns exemples:
Valor aproximat de la massa expressat...
AMB TOTES LES XIFRES EN NOTACIÓ CIENTÍFICA
Una balena 100 000 kg 1 ? 105 kg
Sputnik 1 100 kg 1 ? 102 kg
Una xocolatina 0,01 kg 1 ? 1022 kg
Una gota de pluja 0,000 001 kg 1 ? 1026 kg
Expressa en notació científica les quantitats següents: a) 773,344 8; b) 0,002 98
a) Escrivim la quantitat desplaçant la coma decimal cap a l’esquerra, de manera que la part entera es redueixi a una sola xifra no nul·la.
) )
Movem la coma dos espais.
773,344 8 f 7,733 448
Multipliquem la quantitat resultant per una potència de 10 d’exponent igual al nombre d’espais que hem mogut la coma, en aquest cas 2.
Com que hem desplaçat la coma cap a l’esquerra, l’expo-nent de la potència de 10 és positiu.
7,733 448 ? 102
b) Escrivim la quantitat desplaçant la coma decimal cap a la dreta, de manera que la part entera es redueixi a una sola xifra no nul·la.
0,002 98 f 2,98)) )
Movem la coma tres espais.
Multipliquem la quantitat resultant per una potència de 10 d’exponent igual al nombre d’espais que hem mogut la coma, en aquest cas 3.
Com que hem desplaçat la coma cap a la dreta, l’exponent de la potència de 10 és negatiu.
2,98 ? 1023
EXEM
PLE
2
4. Expressa en notació científica.
a) 6 980 410 d) 0,079
b) 400 000 000 e) 0,000 02
c) 7 835 136 843 548 f ) 0,000 000 542
5. Expressa en notació científica el volum de 0,000 2 m3 de mercuri.
6. Per a comparar nombres escrits en notació científica has de tenir en compte:
— Entre dos nombres amb diferent potència de 10 serà més gran el que tingui l’exponent més gran.
— Entre dos nombres amb la mateixa potència de 10 serà més gran el que tingui una xifra més gran davant de la potència.
Tenint en compte aquestes normes, compara els nombres següents i indica quin és més gran.
a) 2, 56 ? 1023 i 1,23 ? 1023
b) 3,07 ? 105 i 8,799 ? 104
c) 7,08 ? 105 i 5,799 ? 1024
d) 4,06 ? 106 i 8,799 ? 102
7. Entra a la pàgina http://www.educaplus.org/play.php?aneu=179&mcid=2&PHPSESSID=849a76653042c5837 809b8a1c7f46453 i practica la notació científica amb les activitats que et proposa la web.
ACTIVITATS
La Terra té una massa de l’ordre d’1 ? 1024 kg.
La mesura. El mètode científic 15
Zero ajustat
Correcte
Incorrecte
·
Error absolut
Error 5 ----------------------------
Valor exacte
3. Caràcter aproximat de la mesura
Quan s’efectua qualsevol mesura d’una magnitud física sempre es comet cert error, ja sigui per accident, per ús inapropiat de l’instrument de mesura o per les seves pròpies limitacions. Per això, per a conèixer la validesa d’una mesura cal determinar tant l’error experimental com el valor de les xifres significatives.
3.1. Errors experimentalsSi en mesurar la longitud d’un cos la cinta mètrica ens indica el valor d’1,5 m, no significa que mesuri 1,500 000... m, sinó que la seva mesura és molt propera a 1,5 m.
Els mesuraments es veuen afectats per diferents fonts d’error que alteren els resultats, de manera que distingim els següents errors segons la causa que els pro-voca.
ERROR DE RESOLUCIÓ ERROR ACCIDENTAL O ALEATORI ERROR SISTEMÀTIC
Es deu a la limitació dels apa-rells de mesura per a mesurar variacions d’una magnitud.
Per exemple, si per a mesurar un volum utilitzem una prove-ta graduada en mL, tindrem una imprecisió en la mesura de l’ordre d’1 mL.
Es comet de forma casual i no es pot controlar.
Per exemple, un moviment de la superfície sobre la qual es recolza la balança, pot provocar desvia-cions en el mesurament.
Es deu a un error en l’aparell de mesura o del seu ús.
Per exemple, un error que es comet sovint és l’error de zero o error de calibratge, que consisteix a començar a mesurar sen-se ajustar correctament el zero de l’instrument de mesura.
Un altre error típic és l’error de paral·laxi, que es comet, per exemple, en mesurar el nivell d’un líquid sense que la visual estigui paral·lela a la superfície d’aquest.
Aquests errors són sempre per excés, o bé sempre per defec-te. Un cop detectats es poden evitar.
Tipus d’errorPer conèixer la validesa d’una mesura hem de determinar l’error comès en efec-tuar-la. Així, hem de distingir entre error absolut i error relatiu.
• L’error absolut d’una mesura és la diferència, en valor absolut, entre el valor apro ximat obtingut en el mesurament i el valor veritable o exacte de la mesura. S’ex pressa en les mateixes unitats que la magnitud mesurada.
Error absolut 5 ) Valor aproximat 2 Valor exacte ) Ea 5 ) a 2 x )
• L’error relatiu d’una mesura és el quocient entre l’error absolut i el valor verita-ble o exacte de la mesura. No té dimensions i determina l’error que es comet per cada unitat de la magnitud mesurada.
Error absolut Error relatiu 5 ––––––––––––––– Valor exacte
Ea Er 5 –––– x
Unitat 116
ExactitudL’exactitud d’una mesura és el grau d’aproximació entre el valor obtingut i el seu valor exacte. Una mesura és tant més exacta com més petit és el seu error relatiu.
Imagina que un experimentador A comet un error absolut d’1 m en una mesura de 10 m. El seu error relatiu és de 0,1 (10 %), bastant gran. Per contra, un altre ex-perimentador B comet un error absolut de 10 m en una mesura d’1 km. El seu error relatiu és de 0,01 (1 %), més petit. Per tant, la mesura del segon experimen-tador és millor, encara que el seu error absolut sigui més gran.
Resolució i precisióLa primera limitació en l’exactitud d’una mesura es troba en el mateix instrument que es fa servir per a mesurar. Els instruments de mesura tenen dues propietats importants: la resolució i la precisió.
La resolució o sensibilitat d’un instrument és la míni- ma variació de la magnitud mesurada que detecta un aparell.
Així, si una balança detecta variacions de 0,1 g, però no menors, la seva resolució és de 0,1 g.
La precisió d’un instrument és el grau d’aproximació entre una sèrie de mesures de la mateixa magnitud ob-tingudes de la mateixa manera.
Com més petita és la dispersió dels resultats més gran és la precisió.
Per exemple, si realitzem diverses mesures amb un am-perímetre i els resultats es troben en un interval petit, és perquè l’instrument és precís.
I (mA) 2,5 2,4 2,5 2,4 2,5 2,5 2,4
Pesem 20,25 g d’una substància i obtenim un valor de 20,21 g. Calcula els errors absolut i relatiu comesos.
— Dades:
Valor exacte 5 20,25 g
Valor aproximat 5 20,21 g
— Calculem l’error absolut comès en la mesura:
Ea 5 ) 20,21 g 2 20,25 g ) Ea 5 0,04 g
— Calculem l’error relatiu comès en la mesura:
0,04 g Er 5 ––––––––– 5 0,002 20,25 g
També podem expressar l’error relatiu en tant per cent.
Er 5 0,002 ? 100 5 0,2 %
EXEM
PLE
3
FIXA-T’HI
• Com que l’error relatiu expressa l’error comès per unitat de mesura, un error relatiu més petit ens indica que la mesura és millor; és a dir, s’apropa més al valor exacte.
• Un instrument precís no significa que sigui exacte, ja que el valor exacte de la magnitud podria estar fora de l’interval de mesura a causa d’un error sistemàtic.
5,7 5,8 5,94,3
8. Digues quines classes d’errors es produeixen segons la causa que els provoca. Explica en què consisteixen i posa un exemple de cadascun.
9. Una bàscula assenyala 67,2 kg com a massa d’una persona la massa real de la qual és de 67,85 kg. Calcula l’error absolut i l’error relatiu de la mesura.
Sol.: 0,65 kg; 9,58 ? 1023
10. Explica quina diferència hi ha entre resolució i precisió d’un instrument. Si diem que un aparell és molt precís, això significa que és exacte?
ACTIVITATS
Valor vertader o exacte
Valors obtinguts
La mesura. El mètode científic 17
3.2. Xifres significativesCom hem vist, tota mesura experimental presenta un cert error. Per això, l’expres-sem amb les seves xifres significatives.
Les xifres significatives d’una mesura són totes les que es coneixen amb certesa, més una de dubtosa; és a dir, que té un marge d’error.
FIXA-T’HI
En l’expressió d’una mesura, el va- lor numèric obtingut i l’error corres-ponent han d’estar expressats en les mateixes unitats. A més, l’ordre de l’última xifra decimal ha de ser igual en tots dos. En cap cas no donarem el resultat amb més xifres de les que l’instrument de mesura aprecia, ja que no són significatives.
Exemples:
(9,81 6 0,01) s
11. Assenyala les xifres significatives de les quantitats següents: a) 7,01; b) 5,610 ? 102; c) 54,611 0; d) 8,810 0 ? 104; e) 0,003 82.
12. Amb un cronòmetre la resolució del qual és de 0,01 s es fan les mesures següents: 9,79 s, 10 s, 14,5 s. Expressa les mesures amb totes les seves xifres significatives i amb el seu error corresponent. Sol.: (9,79 6 0,01) s; (10,00 6 0,01) s; (14,50 6 0,01) s
ACTI
VITA
TS
CRITERI PER A DETERMINAR SI UNA XIFRA ÉS SIGNIFICATIVA O NO NOMBRE XIFRES SIGNIFICATIVES
Totes les xifres diferents de zero són significatives. 33 256 5
Els zeros situats entre dues xifres significatives són significatius. 2 305 4
Els zeros al final d’un nombre no decimal no són xifres significatives. 1 570 3
El zero no és significatiu quan s’utilitza per a indicar la situació de la coma decimal. 0,009 1
En els nombres més grans que 1, els zeros a la dreta de la coma són significatius. 4,00 3
Per a evitar la confusió representada pels zeros, utilitzarem la notació científica. En aquesta, totes les xifres que figuren abans de la potència de 10 són significatives.
9,34 ? 1024
Tres xifres significatives
2,230 ? 105
Quatre xifres significatives
7,0 ? 109
Dues xifres significatives
Expressió d’una mesura experimentalCom que no coneixem el valor exacte, expressarem el resultat d’una mesura mit-jançant un interval en què tenim la certesa que es troba aquest valor exacte. Aquest interval ve determinat pel valor numèric obtingut, amb totes les seves xifres significatives, i l’error absolut corresponent, que suposarem igual a la reso-lució de l’instrument de mesura.
Així, una mesura experimental s’expressa d’aquesta manera:
Això significa que el valor exacte està situat dins de l’interval d’incertesa que va de 3,503 m a 3,505 m.
Les xifres significatives d’una longitud de 3,504 m són quatre.
D’aquestes, 3, 5 i 0 es coneixen amb certesa i el 4 és dubtós.
EXEM
PLE
4
3,504 3,5053,503
0,001 0,001
Es coneixen amb certesa.
Quatre xifres significatives
3,504
Està dins d’un marge
d’error.
(3,504 6 0,001) mValor numèric obtingut Error absolut
Valor numèric obtingut
Interval d’incertesa
Unitat 118
4. El mètode científicEls coneixements científics actuals, en contínua evolució, es deuen principalment al treball de recerca dut a terme pels científics.
El sistema de treball rigorós que estableixen per estudiar els fets i els fenòmens que tenen lloc en la naturalesa s’anomena mètode científic. L’esquema següent reprodueix les diverses fases del mètode científic:
Identificació del problema
Formulació d’hipòtesis
Comprovació d’hipòtesis
Extracció de conclusions
Establiment de lleis i teories científiques
Hipòtesis comprovades?NO SÍ
Comunicació de resultats
A continuació es mostren les etapes del mètode científic:
ETAPES EXEMPLE
1. Identificació del problema. Plantejament del problema que s’investigarà. Per fer-ho, ens basem en l’observació sistemà-tica d’un fet o fenomen i intentem reproduir-lo al laboratori.
A partir de l’observació de la conductivitat de les substàncies dissoltes en aigua, ens plantegem una pregunta:
Totes les dissolucions aquoses són conductores de l’electricitat?
2. Formulació d’hipòtesis
Un cop delimitat el problema, formulem alguna suposició o hipòtesi que justifiqui les causes del fenomen. Per fer-ho, prèviament haurem de recopilar informació bibliogràfica sobre el tema analitzat.
Una hipòtesi és una conjectura versemblant que pot ser contrastada de forma experimental.
Formulem la hipòtesi següent:
Totes les dissolucions aquoses són conductores de l’electricitat.
3. Comprovació d’hipòtesis
La hipòtesi es contrasta, és a dir, s’accepta o es rebutja mit-jançant l’experimentació.
Hem d’identificar i controlar les variables que intervenen en el procés.
Durant l’experimentació hem d’anotar amb rigor i exactitud totes les dades obtingudes.
La utilització de taules facilita l’organització de les dades ex-perimentals.
Les gràfiques permeten descobrir regularitats i deduir pau- tes de comportament.
Dissenyem un dispositiu experimental per a comprovar la con-ductivitat elèctrica de les dissolucions aquoses.
Fixem les variables: volum de dissolvent (aigua) i massa de solut (sòlid).
Procediment experimental:
4,5 V4 V4,5 V
+ –
La mesura. El mètode científic 19
a) Aboquem 50 mL d’aigua destil·lada en un vas de precipitats. Hi afegim 2 g de sal comuna i l’agitem amb una vareta per dissoldre-la completament. Introduïm els elèctrodes de gra-fit dins del got, sense que hi hagi contacte entre ells i com-provem si s’encén la bombeta.
b) Repetim el procés anterior utilitzant diferents soluts (sucre, clorur de potassi, urea...) i verifiquem si s’encén la bombeta en cada cas o no.
4,5 V4 V4,5 V
+ –
Durant l’experiment, anem anotant tots els resultats obtinguts en una taula.
DISSOLUCIÓ A B C D ...
CONDUCTORA Sí No Sí No
4. Extracció de conclusions
Aquesta fase consisteix en la interpretació dels resultats ob-tinguts experimentalment, per confirmar o rebutjar la hipò-tesi formulada.
Si la hipòtesi plantejada no es confirma, haurem de «retroce-dir» cap a la fase de formulació d’hipòtesi, per formular una nova hipòtesi que justifiqui el problema plantejat. I, a partir d’aquesta hipòtesi, començar un nou procés per a contrastar-la seguint les etapes descrites anteriorment.
En cas que es confirmi la hipòtesi formulada, es podrà enun-ciar una llei científica.
Les lleis són hipòtesis confirmades, expressades normal-ment en llenguatge matemàtic.
Les lleis s’integren en teories.
Una teoria és un sistema coherent de coneixements.
L’anàlisi dels resultats demostra que la hipòtesi formulada no es compleix, per tant: no totes les dissolucions aquoses són con-ductores de l’electricitat.
A partir dels resultats obtinguts, podem plantejar-nos:
Quines són les característiques que determinen la conductivitat elèctrica d’una dissolució aquosa?
Aquesta pregunta ens conduirà a recopilar nova informació bibliogràfica sobre les característiques de les dissolucions aquo-ses, la qual cosa ens permetrà, al seu torn, formular una nova hipòtesi, per exemple:
Les dissolucions aquoses que contenen ions són conductores elèc-triques.
I ara hem de dissenyar un nou experiment per a corroborar la veracitat o no de la segona hipòtesi.
5. Comunicació de resultats
Una vegada enunciada o perfeccionada una llei, o constatat un fet experimental, hem de donar a conèixer el treball mit-jançant un informe científic. Aquest informe ha d’incloure totes les etapes del treball: observació, plantejament d’hipò-tesi, descripció de l’experiment i les dades experimentals ob-tingudes convenientment organitzades i la interpretació dels resultats, si és oportú amb una llei científica.
Presentem un informe del treball realitzat que inclogui totes les seves etapes, redactat de forma exacta i rigorosa.
Unitat 120
Una investigadora obté les següents dades experimentals en estudiar la relació entre dues magnituds A i B.
A 5,00 10,00 20,00 25,00
B 75,00 37,50 18,75 15,00
La investigadora afirma que A i B són magnituds inversament proporcionals.
• Representem gràficament les dades.
• Analitzem els resultats per comprovar si té raó.
Obtenim una gràfica corresponent a una funció de proporcionalitat inversa.
Es compleix que 375 y 5 ––––– x
.
Per tant, la investigadora té raó: A i B són inversament proporcionals.
EXEM
PLE
5 FIXA-T’HI
En èpoques anteriors, els descobri-ments científics quedaven relegats, en gran mesura, a un cercle reduït d’investigadors. Actualment, inter-net, la televisió, la premsa i la ràdio s’encarreguen de divulgar puntual-ment els avenços científics a la so-cietat. Altres mitjans més especia-litzats, com les revistes científiques, els llibres, els congressos i les reu-nions d’investigadors... en permeten la divulgació en àmbits científics.
13. Ordena els processos següents d’acord amb les fases del mètode científic:
• Organització de les dades experimentals.
• Elaboració d’una teoria.
• Formulació d’hipòtesis.
• Extracció de conclusions.
• Comunicació científica.
• Observació.
14. Proposa un procediment per a investigar aquestes hi-pòtesis:
a) El gel es fon a una temperatura fixa.
b) La velocitat de caiguda lliure dels cossos depèn de la seva massa.
— Segueix les fases del mètode científic.
ACTIVITATS
B
70
60
30
50
20
40
10
0 5 10 15 20 25 A
La mesura. El mètode científic 21
5. El treball de laboratoriEn general, tot laboratori de ciències està equipat amb determinats instruments i aparells, i es regeix per unes normes d’ús i unes mesures de seguretat, que permeten dur a terme correctament els experiments.
5.1. El material de laboratoriA continuació es mostren una sèrie d’instruments d’ús habitual als laboratoris de física i de química.
MATERIAL ELÈCTRIC
Polímetre digital. Mesura in-tensitats i voltatges.
Font d’alimentació. Generador de corrent elèctric. Pila. Generador de cor rent elèctric continu.
Resistència. Limita la inten-sitat del corrent elèctric.
Cables de connexió. Uneixen els dife-rents components d’un circuit elèctric.
Bombeta. Indica el pas de corrent elèctric.
Interruptor. Obre i tanca el circuit.
MATERIAL DE SUPORT
Suport, pinça i nou. Subjecten instru-ments diversos en els muntatges de la-boratori.
Pinça de fusta. Subjecta els tubs d’assaig, per a escalfar-los i per a dur a terme reaccions quí-miques.
Trípode i reixeta de ceràmica. Servei-xen per a col·locar recipients sobre el bec de Bunsen.
Unitat 122
MATERIAL DE VIDRE
Proveta. Permet me-surar volums amb cer-ta precisió.
Pipeta. Permet mesurar volums amb bona preci-sió.
Matràs aforat. Ser-veix per a preparar dissolucions d’un vo-lum determinat.
Erlenmeyer. Recipient de reacció. Es pot escalfar i tapar.
Vas de precipitats. Recipient de reacció. Es pot escalfar.
Embut. Serveix per a abocar líquids d’un re-cipient en un altre i per a filtrar.
Vareta. Serveix per a agitar.
Tub d’assaig. Reci-pient de reacció a pe-tita escala.
Vidre de rellotge. Serveix per a contenir petites quan-titats de sòlid.
Comptagotes. Serveix per a abocar gota a gota petites quantitats de líquids.
ALTRES MATERIALS
Bec de Bunsen. Permet escalfar substàncies.
Flascó. Recipient d’ai-gua destil·lada.
Càpsula de porcellana i gresol. Permeten escalfar o fondre sòlids. També serveixen com a recipients de reaccions que desprenen una gran quantitat de calor.
Gradeta. Contenidor de tubs d’assaig.
Balança analítica. Mesu-ra masses amb gran pre-cisió.
Termòmetre. Mesura la temperatura.
Espàtula. Instrument per a manipular sòlids.
Pipetejador. Permet succionar líquids amb la pipeta.
Escombreta. Instru-ment de neteja.
La mesura. El mètode científic 23
5.2. La seguretat al laboratoriAl laboratori s’han de seguir unes normes de seguretat per a utilitzar correctament les seves instal·lacions i materials.
Tots els envasos dels productes químics han d’anar etiquetats. Un dels elements que ha de formar part de l’etiqueta és el símbol que indica el tipus de perill, se- gons el SGH (Sistema Globalment Harmonitzat de classificació i etiquetatge de pro-ductes químics). Aquest sistema d’etiquetatge va ser adoptat per la Unió Europea a finals del 2008 per a tots els seus estats membres.
TIPUS DE PRODUCTE EFECTE PRECAUCIONS
Explosiu Poden explotar en contacte amb una flama, espurna, electricitat estàtica, sota efecte de la calor, cops, fricció, etc.
Exemples: nitroglicerina, trinitrotoluè (TNT).
Evitar xocs o frecs. Mante-nir-los allunyats del foc i de fonts de calor.
Inflamable Poden cremar fàcilment en contacte amb una font d’ignició (flama, espurna, electricitat estàtica...), per calor o fricció; en contacte amb l’aire o l’aigua, o si s’alliberen gasos inflamables.
Exemples: alcohols, acetona, amoníac, clorobenzè.
Mantenir-los allunyats de possibles focus d’ignició.
Comburent Productes rics en oxigen que, en contacte amb altres substàncies, sobretot inflamables, poden provocar, avivar o agreujar un incendi o una explosió.
Exemples: peròxid d’hidrogen (aigua oxigenada), nitrit de sodi.
Mantenir-los allunyats de productes combustibles.
Gas comprimit
Gasos a pressió en un recipient. Alguns poden explotar amb la calor, com els gasos comprimits, liquats o dissolts.
Exemples: metà, propà, clor.
Mantenir-los allunyats de fonts de calor.
Corrosiu per als metalls
Ataquen i destrueixen metalls.
Exemples: àcid clorhídric, àcid nítric, hidròxid de sodi...
Evitar el contacte amb ob-jectes i superfícies me tàl-liques.
PERILLS PER A LA SALUT
Corrosió cutània
En cas de contacte o projecció, poden provocar danys irreversibles a la pell, els ulls o altres teixits vius.
Exemples: àcid nítric, àcid sulfúric, hidròxid de sodi...
Evitar el contacte amb la pell, els ulls, boca i la in-halació dels seus vapors.
Toxicitat aguda
Generen efectes adversos per a la salut, fins i tot en petites dosis i amb conse-qüències immediates. Poden provocar nàusees, vòmits, mals de cap, pèrdua de coneixement. En casos extrems poden causar la mort.
Exemples: mercuri, plom.
Evitar el contacte.
Irritació cutània
En contacte amb la pell, els ulls i les mucoses poden produir irritació, al·lèrgies cutànies, somnolència i vertigen.
Exemples: cetones, amoníac, alcohols...
Evitar el contacte amb la pell, els ulls, boca i la in-halació dels seus vapors.
Perillós per aspiració
Aquests productes, per inhalació, poden causar a l’organisme efectes molt greus a llarg termini. Poden provocar efectes cancerígens, mutàgens, tòxics per a la reproducció, perjudicar la fertilitat...
Exemples: benzè, clorur de cadmi, triòxid d’arsènic...
Evitar el contacte.
PERILLS PER AL MEDI AMBIENT
Perillós per al medi ambient aquàtic
Provoquen efectes nefastos per als organismes del medi aquàtic (peixos, crustacis, algues, plantes aquàtiques, etc.).
Exemples: metalls, alguns compostos inorgànics poc solubles.
Evitar la seva emissió a l’at-mosfera i al medi aquà tic.
Unitat 124
Normes de seguretat al laboratori
En el treball de laboratori hem de seguir una sèrie de normes bàsiques per a evitar qualsevol tipus d’accident.
• És obligatori utilitzar bata i treballar amb ulleres de seguretat neutres.
• Convé portar recollits els cabells llargs i procurar que el calçat cobreixi totalment els peus.
• Està prohibit beure, menjar i fumar al laboratori.
• L’àrea de treball ha d’estar sempre neta i ordenada, només amb el material i l’equip necessaris.
• No realitzar cap experiment no autoritzat pel pro-fessor.
• No inhalar, no provar ni olorar cap producte quí- mic.
• Sempre s’ha de pipetejar utilitzant el pipetejador manual.
• No es pot abocar cap producte a la pica sense con-sultar-ho al professor. No s’han d’abocar mai sòlids insolubles a les piques del laboratori.
• Les reaccions que desprenen gasos nocius, s’han de realitzar dins de la vitrina amb l’extractor en fun-cionament.
• S’ha de manipular amb molta cura el material de vidre, perquè és molt fràgil.
• En finalitzar un experiment, cal netejar i ordenar tot el material utilitzat i l’espai de treball, i rentar-se les mans.
• En cas d’accident, cal mantenir la calma i avisar ràpi-dament el professor.
• No utilitzis cap eina ni màquina sense saber-ne l’ús, el funcionament i les normes de seguretat específiques.
• Abans de manipular un aparell o muntatge elèctric, desconnecta’l de la xarxa elèctrica.
• No posis en funcionament un circuit elèctric sense que el professor n’hagi revi-sat la instal·lació.
15. Indica si les següents afirmacions són veritables o falses. En el cas de les falses escriu l’afirmació correcta:
a) Un matràs aforat permet mesurar volums variables.
b) La pinça de fusta s’utilitza per a subjectar els tubs d’assaig.
c) Els productes comburents no contenen oxigen.
d) Els productes resultants d’un experiment es poden abocar a la pica del laboratori.
e) Els productes líquids es poden pipetejar sempre amb la boca.
f ) Les reaccions químiques que desprenen gasos es duen a terme en una vitrina amb l’extractor tancat.
ACTIVITATS
La mesura. El mètode científic 25
26
AC
TIV
ITAT
S Caràcter aproximat de la mesura25. Indica com es determina l’error absolut d’una mesura.
26. Quatre alumnes prenen les següents mesures de temps en una cursa de sacs: 2,01 s; 2,11 s; 2,20 s; 2,15 s. Si consi derem com a exacte el valor mitjà de les quatre mesures, deter-mina els errors absoluts i els errors relatius de cada mesura.
Sol.: Ea1 5 0,11 s; Ea2 5 0,01 s; Ea3 5 0,08 s; Ea4 5 0,03 s; Er1 5 5,08 %; Er2 5 0,35 %; Er3 5 3,90 %; Er4 5 1,53 %
27. Un cronòmetre marca un temps de 19,4 s en una prova atlètica. Si sabem que el valor exacte és de 19,78 s, calcula l’error absolut i l’error relatiu de la mesura. Expressa l’error relatiu en tant per cent.
Sol.: 0,38 s; 1,92 %
28. La Sònia ha obtingut un valor de 248 g en mesurar una mas-sa el valor exacte de la qual era 252,5 g. Per la seva banda, en Jaume ha obtingut 430 g en una mesura el valor exacte de la qual era 425,4 g. Determina l’error per unitat mesurada que comet cadascun.
— Quina de les dues mesures presenta un error més petit?
29. Observa aquests rellotges i indica quina és la resolució o sensibilitat de cadascun dels rellotges representats.
30. Assenyala les xifres significatives de les quantitats següents.
a) 11,1685 c) 6 121,854 e) 0,000 000 7
b) 7,830 ? 104 d) 3,100 ? 103 f ) 9 ? 102
31. Quina diferència referida a les unitats hi ha entre un error absolut i un error relatiu?
32. S’ha mesurat una longitud d’11,99 mm amb un micròmetre la resolució del qual és de 10 mm. Expressa la mesura amb totes les seves xifres significatives i amb el seu error corres-ponent.
Sol.: (11,99 6 0,01) mm
33. Investiga com la temperatura i la humitat ambiental poden afectar la mesura del pes d’una substància en una balança analítica.
R
A
A
Fenòmens físics i químics16. Descriu i posa dos exemples de fenòmens físics i dos de
fenòmens químics.
17. Digues si els processos següents són fenòmens físics o quí-mics. Raona la teva resposta.
a) L’aigua calenta que surt de la dutxa es transforma en vapor d’aigua i entela els miralls de la cambra de bany.
b) En el motor d’un automòbil té lloc la combustió de la gasolina. Els fums produïts s’expulsen pel tub d’esca-pament.
Les magnituds físiques i la seva mesura18. Escriu el nom i el símbol de la unitat de l’SI per a les mag-
nituds físiques següents.
longitud - temps - massa - temperatura energia - intensitat de corrent
19. Efectua les transformacions següents. Aplica els factors de conversió necessaris.
a) 0,048 m a cm e) 70,2 km/h a m/s
b) 6 205 m a km f ) 33,5 m/s a km/h
c) 5 687 dm2 a m2 g) 9 setmanes a h
d) 0,009 741 m3 a cm3
20. Expressa en notació científica les quantitats següents.
a) 890 877 000 d) 12 034,098
b) 324,000 348 e) 0,003 405
c) 0,000 000 008 912 3
21. Expressa les quantitats següents en forma decimal amb to-tes les seves xifres:
a) 9,78 ? 105 b) 9 ? 107 c) 12,34 ? 1024 d) 123,09 ? 1026
22. Indica la potència de 10 per la qual es multiplica la unitat que designen els prefixos següents. Observa el model:
a) tera: 1012 c) quilo
b) centi d) nano
23. Pren la mida de dos objectes quotidians i expressa-la en notació científica. Per exemple: la longitud d’un clip, de la goma d’esborrar...
24. Una nau espacial recorre una distància d’1,35 milions de quilòmetres en 5 dies i 15 hores. Expressa totes dues quan-titats en unitats de l’SI i calcula la velocitat mitjana de la nau.
Sol.: 1,35 ? 109 m; 4,86 ? 105 s; 2,78 ? 103 m/s
R
R
R
A
Unitat 1
27
41. Repassa les normes de seguretat al laboratori i respon:
a) On s’han de realitzar les reaccions que desprenen gasos nocius?
b) Com s’ha de pipetejar un líquid?
c) Per què són necessàries les ulleres de seguretat?
Connecta’t42. Una investigadora anota les posicions i els temps d’un ob-
jecte en moviment amb aquests resultats.
t (s) 0 1 2 3 4 5
s (m) 0 1,5 6,0 13,5 24,0 3,75
La investigadora es pregunta si l’espai recorregut segueix una llei proporcional al quadrat del temps. Comprova si la seva hipòtesi és correcta. Per a fer-ho:
— Fes servir un full de càlcul per a crear una taula de valors de la posició i el temps al quadrat.
— Representa gràficament la posició (en ordenades) en funció del temps al quadrat (en abscisses). Fes servir el mateix full de càlcul, o bé un altre programa informàtic.
A la vista de la gràfica expressa les teves conclusions.
43. Connecta’t a la pàgina http://recursostic.educacion.es/des cartes/web/materiales_didacticos/notacion/index.htm, on trobaràs informació sobre la utilització de la notació científica. Realitza les diferents activitats que et proposen i respon les preguntes següents:
a) En quins casos és convenient escriure un nombre en notació científica?
b) Posa exemples de mesures de longitud, massa i temps que necessitis expressar en notació científica.
c) Com introdueixes un nombre en notació científica a la calculadora?
44. En la unitat hem vist que les xifres significatives d’una me-sura són totes les que es coneixen amb certesa, més una que té un marge d’error.
a) Visita la pàgina http://www.educaplus.org/formula rios/cifrassignificativas.html. Repassa els criteris que has de seguir per a decidir si una xifra és significativa o no i aplica’ls a les activitats que et proposen.
b) Utilitza la pàgina http://www.numeroalazar.com.ar per a generar nombres aleatoris i determina la quanti- tat de xifres significatives de cadascun d’ells. Primer prova-ho amb una sèrie de cinc nombres naturals i, a con tinuació, amb una altra sèrie de cinc nombres de-cimals.
REl mètode científic34. Exposa, en ordre, les etapes del mètode científic.
35. Efectua aquesta pràctica i veuràs que la força d’empenta que un líquid exerceix sobre un cos submergit en ell depèn de la densitat del mateix líquid.
— Omple d’aigua un got gran en què càpiga folgadament un ou de ga- llina.
— Introdueix al got un ou de gallina fresc. Observaràs que va al fons.
— Afegeix a l’aigua dues o tres cullerades de sal i remena amb una vareta fins que es dissolgui totalment.
— Observa si l’ou sura. Si no és així, afegeix-hi més sal i remena amb la vareta per a dissoldre-la fins que l’ou suri.
— Interpreta el que ha passat. Augmenta la força d’em-penyiment en dissoldre la sal en l’aigua? Per què?
— Redacta un informe científic sobre l’experiència realit-zada.
36. Un científic que estudia la relació entre les magnituds V i I obté les dades següents:
V (V) 1,2 3,6 6,0 8,4 10,8 13,2
I (A) 0,05 0,15 0,25 0,35 0,45 0,55
Representa gràficament les dades i indica si corresponen a una funció coneguda.
37. Suggereix un procediment per a comprovar la hipòtesi: «El període d’oscil·lació d’un pèndol depèn de la massa del pèndol i de la longitud de la corda». Segueix les fases del mètode científic.
38. Relaciona les funcions següents amb les seves correspo-nents representacions gràfiques.
a) y 5 k ? x
b) y 5 a 1 k ? x
El treball de laboratori39. Explica per a què s’utilitzen els instruments de laboratori
següents: pila, polímetre digital, Erlenmeyer, pipeta, gresol.
40. Explica què signifiquen aquests símbols de les etiquetes dels envasos i quines precaucions cal prendre per a mani-pular aquest tipus de productes.
A
A
Y
X
Y
X
E
1 2
La mesura. El mètode científic
28
CIÈN
CIA
I SO
CIET
AT EL METRE PATRÓ
El metre, que va donar nom al Sistema Mètric Decimal i del qual es derivarien el litre i el quilo-gram, el va establir el 1795 l’Assemblea durant la Revolució francesa seguint les recoma-nacions de l’Acadèmia de Ciències.
La longitud del metre corresponia a la deu milionèsima part del quadrant del meridià terres-tre segons els mesuraments que havia fet el 1731 Jorge Juan de Ulloa a l’Amèrica del Sud i que van repetir més tard els científics francesos el 1792, entre Dunkerque i Barcelona.
El 1799 es van repetir les mesures i es va materialitzar el metre en una regla de platí iridiat dipositada a França, al BIPM (Bureau International des Poids et Measures) de Sèvres, París.
Posteriorment, les necessitats de la indústria van sobrepassar la precisió d’aquest metre material i els laboratoris de metrologia es van ocupar d’idear un muntatge de laboratori, que permetés reproduir a voluntat i amb més precisió la longitud metre.
Així, les definicions del metre patró han anat evolucionant sent cada vegada més precises, fins a l’última del 1983.
ANY ORGANISME DEFINICIÓ
1795 Assemblea Francesa 1/10 000 000 del quadrant del meridià terrestre.
1799 Assemblea Francesa Materialització del valor anterior en una regla de platí. Dipositada als arxius de França.
1889 1a. C.G.P. i M. Patró material internacional de platí iridiat, a traços. Dipositat al BIPM. És anomenat metre internacional.
1960 11a. C.G.P. i M. 1 650 763,731 en el buit de la radiació del Criptó 86 (transició entre els nivells 2 p10 i 5 d5) (Incertesa 1 ? 1028)
1983 17a. C.G.P. i M. Longitud del trajecte recorregut en el buit per la llum durant 1/299 792 458 s. (Incertesa 1 ? 10210)
Font: BIPM (Bureau International des Poids et Measures). C.G.P. i M.: Conferència General de l’Oficina Internacional de Pesos i Mesures.
EL DISTANCIÒMETRE LÀSER
Un distanciòmetre làser és un aparell que ens permet mesurar la distància entre dos punts amb gran precisió.
Aquests dispositius funcionen segons el principi del temps de vol: es calcu- la el temps que triga el senyal de llum a anar i tornar a un objecte i, a par- tir d’aquesta dada, es calcula la distància, ja que la velocitat de la llum és constant.
Normalment, aquests aparells s’utilitzen en entorns de construcció i en to-pografia, arquitectura i disseny. Els models més senzills també s’usen en activitats d’oci, com ara golf, tir amb arc, etc.
MESURES ANGLOSAXONES
UNITATS DE LONGITUD UNITATS DE CAPACITAT UNITATS DE MASSA
UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI
Milla* 1 760 iardes 1,609 km Galó** – 4,546 L Lliura 16 unces 453,6 g
Iarda 36 polzades 0,914 4 m Quart 1/4 de galó 1,137 L Unça – 28,35 g
Peu 12 polzades 30,48 cm Pinta 1/8 de galó 0,568 L
Polzada – 25,4 mm
* Es refereix a la milla terrestre. La milla marina equival a 1,852 km. ** Es refereix al galó anglès. El galó americà equival a 3,786 L.
Unitat 1
29La mesura. El mètode científic
• La física és la ciència que estudia els fenòmens físics, és a dir, aquells processos en què la composició d’una substància no canvia ni s’originen noves substàncies.
• La química és la ciència que estudia els fenòmens químics, és a dir, aquells processos en els quals una o més substàncies can-vien la seva composició i es transformen en altres substàncies.
• Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser mesurada.
MAGNITUD BÀSICA UNITAT ABREVIATURA
Longitud metre m
Massa quilogram kg
Temps segon s
Intensitat de corrent ampere A
Temperatura kelvin K
Intensitat lumínica candela cd
Quantitat de substància mol mol
• Un factor de conversió és una fracció igual a la unitat que expressa l’equivalència entre dues unitats.
1 km 36 500 m ? ––––––––– 5 36,5 km 1 000 m
• Un nombre expressat en notació científica estarà format per un nombre decimal amb una part entera d’una sola xifra di ferent de zero, multiplicat per una potència de 10 d’expo- nent enter.
VALOR NOTACIÓ CIENTÍFICA
100 000 1 ? 105
0,000 001 1 ? 1026
• L’error absolut d’una mesura és la diferència, en valor abso-lut, entre el valor aproximat obtingut en el mesurament i el valor veritable o exacte de la mesura. S’expressa en les matei-xes unitats que la magnitud mesurada.
Error absolut 5 ) Valor aproximat 2 Valor exacte )
Ea 5 ) a 2 x )
• L’error relatiu d’una mesura és el quocient entre l’error abso-lut i el valor veritable o exacte de la mesura. No té dimensions i determina l’error que es comet per cada unitat de la magni-tud mesurada.
Error absolut Error relatiu 5 ––––––––––––––– Valor exacte
Ea Er 5 ––– x
• Les xifres significatives d’una mesura són totes les que es coneixen amb certesa, més una de dubtosa; és a dir, que té un marge d’error.
• Una mesura experimental s’expressa mitjançant un interval determinat pel valor numèric obtingut amb totes les seves xifres significatives, i l’error absolut corresponent, que supo-sarem igual a la resolució de l’instrument de mesura.
(4,50 6 0,05) g valor numèric error obtingut absolut
• El mètode científic consta de les següents fases: identificació del problema, formulació d’hipòtesi, comprovació d’hipòtesi, extracció de conclusions i comunicació de resultats.
• Alguns dels instruments i productes que es fan servir al labo-ratori poden resultar perillosos si no es manipulen correcta-ment. Per a evitar riscos, has de respectar sempre les normes de seguretat i observar els símbols que apareixen en l’etiqueta dels envasos.
SÍNTESIAVA
LUA
CIÓ
1. Quina és la unitat de temperatura en l’SI?
2. Quins factors de conversió necessites per a transformar setmanes en segons?
3. Determina a quants metres per segon equival la velocitat de 27 km/h.
4. Expressa en notació científica aquestes quantitats:
a) 421 000 000 b) 0,000 288 3 c) 0,000 000 460 50
5. Si pesem 2,546 g (valor exacte) d’una substància, obtenim un valor de 2,57 g. Calcula els errors absolut i relatiu co-mesos.
6. Quin nom rep la variació mínima d’una magnitud que detecta un aparell de mesura?
7. Per a mesurar l’estatura d’una persona fem servir una cinta mètrica la resolució de la qual és d’1 mm. Si el valor obtin-gut és de 151,7 cm, escriu l’expressió de la seva mesura.
8. Quin nom rep la hipòtesi confirmada, expressada en for-ma matemàtica de les regularitats observades en un fet o fenomen natural?
9. Què indica aquest símbol en un envàs? Quins efectes té?