Sistemes materials – Tresor de Recursos

El cicle d’un material

tresorderecursos Bones preguntes, Construccions, El cicle de l'aigua, Pa, Paper, Roques i minerals, Sistemes materials 07/05/202012/20/2022

Idees per treballar

Les idees bàsiques per treballar

Idees per revisar

Les idees habituals de l'alumnat per revisar

"Bones" preguntes

Possibles bones preguntes que ajudin a la construcció d'aquestes idees

Idees per treballar

En els cicles de materials la matèria es conserva i l’energia, normalment, es degrada

Idees per revisar

Podem ‘seguir la pista’ a un material, des de com el trobem a la natura (i encara podríem anar més enrere, per tal d’estudiar-ne els canvis geològics o biològics), com l’anem transformant per diferents usos, com el deixem d’utilitzar i com torna a formar part de la ‘natura’ (cicle del material). Sempre que hi ha un canvi, implica que hi ha una transferència d’energia. L’energia de l’univers es conserva -sempre és la mateixa-, però quan un material canvia l’energia del producte final és de menor qualitat (se n’ha perdut en forma de calor o, el que és el mateix, s’ha degradat). Una excepció molt important és la fotosíntesi. En aquest canvi, un dels productes que s’obtenen -els glúcids- emmagatzemen l’energia del Sol.

Exemples d'activitats i preguntes que ajuden a construir aquests conceptes

Exemples d'activitats

Els alumnes poden començar a pensar des de petits d’on ve un material que utilitzem i on va. Poc a poc poden anar construint cadenes de transformació, des de la matèria primera als diferents objectes que utilitzen, i reconèixer com un material va canviant per arribar a tancar el cicle.
Exemples de cicles que es poden treballar són el de l’aigua, el paper, el cotó, alguna roca, un aliment
És important reconèixer que la matèria es conserva (l’aigua, l’oxigen...), però que per tancar el cicle en la majoria dels canvis cal transferir energia que es va degradant. Per tant, el problema no és poder tornar a disposar d’un material, sinó l’energia que es necessita per obtenir-lo.

Preguntes que ajuden a construir aquests conceptes

Clica sobre el títol per accedir a un article sobre el cicle del paper:

Castelltort, A., & Sanmartí, N. (2006). El cicle del paper: una proposta didàctica per aproximar-nos a la comprensió del problema dels residus. Ciències, 4, 2–6.

Podem imaginar la història d'una gota d'aigua?

Podem imaginar i explicar la història d’una gota d’aigua a la natura? I a una que arriba a casa nostra? Quins canvis li van succeint a la gota?

Per què es produeixen aquests canvis? Es necessita ‘gastar’ energia? Quina diferència hi ha entre l’energia que és necessària pels canvis en el cicle de l’aigua natural i en el cicle de l’aigua que arriba a casa nostra?

On va a parar l’aigua de la pluja? D’on prové l’aigua que surt per una font? A on va a parar l’aigua que tirem per la pica o al wàter?

Imatge: Escola Pia d'Olot. 1r de primària

Clica aquí per trobar més exemples sobre el cicle de l’aigua des de la perspectiva dels sistemes geològics (La hidrosfera com un subsistema de la Terra)

Clica sobre els títols per accedir als articles sobre el cicle de l’aigua:

Márquez, C., & Bach, J. (2007). Una propuesta de análisis de las representaciones de los alumnos sobre el ciclo del agua. Enseñanza de Las Ciencias de La Tierra, 15(3), 280–286.

Márquez, C. (2005). Treballar el cicle de aigua des de la perspectiva dels models explicatius. Perspectiva Escolar, 292, 26–34.

Canvis

tresorderecursos Bones preguntes, Canvis químics, Model matèria, Sistemes materials 07/05/202006/21/2022

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí

Idees per treballar

Les idees bàsiques per treballar

Idees per revisar

Les idees habituals de l'alumnat per revisar

Exemples de preguntes i activitats

Els títols tramats en color es corresponen amb les IDEES PER TREBALLAR,mentre que la seva descripció detallada fa referència a les IDEES PER REVISAR. A la part inferior hi trobareu exemples de bones preguntes.

En tot canvi, la massa es conserva

Quan un sistema material canvia, les substàncies finals tenen propietats diferents de les inicials. En tot canvi, la massa es conserva. Els canvis es produeixen a l’exercir accions sobre els materials –donar un cop i trencar o esmicolar, interaccionar amb l’aigua, l’aire o altres materials), escalfar (gràcies al Sol o a qualsevol altre font de calor) o fer passar el corrent elèctric,…–. Poden ser més ràpids o més lents i hi ha factors que els poden accelerar.

En un canvi físic es conserven les substàncies i, per tant, les partícules que les formen

Tradicionalment, s’anomenen com a físics o febles aquells que es caracteritzen perquè la substància és la mateixa a l’inici que al final del canvi, tot i que la podem observar com a diferent. És el cas, per exemple, dels canvis d’estat: el gel, l’aigua líquida i el vapor són el mateix material: aigua, i es pot passar d’un estat a l’altre transferint energia en un sentit o en un altre. Cada pas entre estat rep un nom i tots ells són reversibles.

Altres canvis físics o febles interessants per ser estudiats són la dilatació, la difusió i la dissolució.

Quan s’expliquen, és interessant parlar de la conservació del material i dels canvis en l’estructura (que impliquen la conservació de les partícules). Per exemple, un material es dilata perquè les partícules es separen (es mouen més ràpidament) i, per tant ocupen més espai (volum), però no perquè les partícules es dilatin.

Els nens i les nenes, des de molt petits, poden començar a construir una representació de la conservació de la matèria en els canvis.

Preguntes que poden ajudar a construir aquests conceptes són:

Com canvia un material a l’escalfar-lo?

El podem tornar a tenir igual que a l’inici al refredar-lo? Què passa amb la temperatura mentre una substància pura es fon? I amb un vidre? Com és que a vegades s’entelen els vidres?

Imatge: Representació d’alumnes de 7 anys sobre el canvi de l’aigua a l’evaporar-se en els qual es pot comprovar com ja tenen una primera idea de conservació. Aquests alumnes havien fet tot un procés d’imaginar-se la matèria per dins de manera discontínua (Mestre: Andrés Acher)

En un canvi químic les substàncies finals són diferents de les inicials i, per tant, les partícules també són diferents ja que es reordenen els àtoms que les formen

Els canvis químics o forts són els que es caracteritzen perquè les substàncies inicials (reactius) són diferents a les que s’obtenen al final del canvi (productes). Pot canviar el color, la densitat, el punt de fusió… Quan cremem fusta, a l’inici teníem cel·lulosa, lignina… i oxigen, i al final tenim altres materials (aigua, diòxid de carboni i cendres). La majoria dels canvis químics no són reversibles, com és el cas de la combustió de la fusta. Un exemple contrari és el del sulfat de coure que és de color blanc i quan reacciona amb l’aigua és de color blau (sulfat de coure pentahidratat). Reconeixem que ha tingut lloc un canvi químic perquè ha canviat el color. Si l’escalfem, en aquest cas tornem a tenir el sulfat de coure inicial (de color blanc).

En els canvis anteriors la massa també es conserva. És a dir, la massa dels reactius es igual a la dels productes. Al cremar fusta, tot i que sembla que “es perd” matèria, si peséssim l’aigua, el diòxid de carboni i les cendres, obtindríem la mateixa massa que sumant la fusta i l’oxigen inicials.

Per explicar un canvi químic o fort no és suficient parlar de ‘partícules’, cal un subnivell més: les partícules són molècules formades per àtoms. Els àtoms són els mateixos abans i després del canvi, però les molècules són diferents, ja que els àtoms es reorganitzen, combinant-se de manera diferent a l’inicial.

Exemples de preguntes que ajuden a construir aquests conceptes poden ser:

Mescles i substàncies pures

tresorderecursos Bones preguntes, Buenas preguntas, Mescles, Mezclas, Sistemes materials, Sitemes materials, Substàncies pures 07/05/202001/28/2021

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí.

Idees per treballar i revisar

Les idees bàsiques per treballar. Les idees habituals de l'alumnat per revisar

Els materials poden estar formats per un sol tipus de substància o per vàries.

Una substància és tota porció de matèria que comparteix determinades propietats característiques. Normalment l’anomenem “pura” per distingir-la de les mescles. Una substància pot ser un element o un compost, segons estigui formada per un sol tipus d’àtoms o diversos. La figura següent representa una manera de classificar els materials segons la seva constitució.

Algunes preguntes

Que ajuden a construir aquests conceptes podrien ser:

Com podem saber si l'aire està format per una sola substància o moltes?

Com podem saber si un material està format per una sola substància o moltes? I l’aigua de l’aixeta? I l’aire? Una roca és una substància pura o una mescla? Com ho podem saber? De què estan fets els ‘aires’ no transparents: boira, fum... ? Tots els ‘aires’ i totes les aigües són iguals? Què hi ha a l’aigua del mar, a l’aigua amb gas...? Hi ha aigües netes i brutes? I aires? Com s’embruten l’aigua o l’aire? Per què és important que l’aigua i/o l’aire sigui net? Per què no és bo respirar aire d’un cigarret?

Una solució és una mescla homogènia

Una solució (o dissolució) no sòlida és sempre transparent encara que sigui acolorida, mentre que una mescla heterogènia o un col·loide és opaca i no possibilita veure objectes a través d’ella. L’aire és una solució de gasos i és transparent, mentre que la boira és suspensció col·loidal d’aire i gotes molt petites d’aigua i no és transparent.

Una altra manera de classificar els materials es recull en aquest segon esquema (en funció dels procediments per separar-los).

Els components d'una mescla heterogènia s'observen a ull nu

Els tipus de materials es poden diferenciar en funció de les accions a fer per obtenir-los. Els nivells representats en el gràfic també ens donen un criteri per seqüenciar el seu aprenentatge. En el primer nivell es poden classificar els materials en homogenis i heterogenis només observant a ull nu. Per al segon, cal efectuar canvis de tipus físic (si les interaccions entre les substàncies que el formen són febles) com, per exemple, filtrar, decantar, destil·lar, fer una cromatografia…, i per al tercer calen canvis químics (interaccions fortes) com, per exemple, escalfant fortament o fent una electròlisi.

Preguntes per comparar solucions i mescles

Algunes preguntes que ajuden a construir aquests conceptes podrien ser:

La farina es dissol dins l'aigua? Com podem diferenciar entre una solució i una mescla (heterogènia)?

Com podem diferenciar entre una solució i una mescla (heterogènia)? Ho podem veure a ull nu si és una cosa o una altra? Podem tenir solucions sòlides (aliatges)? I de gasos (aire)? El paper es dissol en l’aigua? I la farina? Com podem saber si un material és una substància pura o no comprovant el seu punt de fusió? Com podem separar els ingredients del Cola Cao?

Font imatge : Pilar Melcón. El racó de la cuineta.

Clica aquí per veure la proposta didàctica per a EDUCACIÓ INFANTIL I I CICLE INICIAL de Pilar Melcón: El racó de la cuineta

Els components d'una mescla es poden separar utilitzant mètodes físics

Els dos tipus d’accions associats als conceptes –ajuntar i separar– són necessaris per construir els conceptes. Per exemple, ajuntem substàncies i es formen mescles, o bé tenim mescles i filtrem, decantem, destil·lem, fem una cromatografia, imantem… i obtenim substàncies pures.

Els Els elements que formen un compost es poden separar per mètodes químics

Als alumnes els costa diferenciar entre una solució i un compost, perquè en els dos casos s’observa com si fos una sola substància. Les diferències bàsiques són que en el cas de les solucions, les substàncies que la formen interaccionen de forma feble i es poden barrejar en diferents proporcions, mentre que en un compost els elements que el formen interaccionen de manera forta i la composició és constant.

Preguntes sobre ajuntar substàncies i separar mescles

Com podríem separar sal i farina, arena i aigua, oli i aigua?

Com podríem separar llimadures de ferro barrejades amb farina? I sal i farina, sorra i aigua, oli i aigua? O obtenir sal de l’aigua de mar i alcohol del vi? Podríem separar la sal de l’aigua filtrant? Per depurar l’aigua, quines tècniques podem utilitzar? I si volguéssim tenir aigua potable, què més s’hauria de fer i comprovar? Per què? Què i com hem de separar tot allò que tirem a les escombraries? Per què cal fer-ho? Què fer amb un objecte que és de plàstic i cartró? O de...? Què serà més fàcil de reciclar, un envàs de llet de plàstic o un envàs “Tetra brik”? Per què?

Sòlids, líquids i gasos

tresorderecursos Bones preguntes, Buenas preguntas, Estats de la matèria, Sistemes materials, Sólidos, Sólidos líquidos gases, Sòlids Líquids Gasos 07/05/202010/23/2020

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí

Idees per treballar i per revisar

Les idees bàsiques per treballar. Les idees habituals de l'alumnat per revisar

La majoria de materials són difícilment classificables en tres estats de la matèria

Tradicionalment els materials es classifiquen en aquests estats tot i que també podem parlar de plasma com un quart estat de la matèria (a molt alta temperatura). Tot i així, la majoria dels materials són difícilment classificables segons aquests estats. Per exemple, parlem de cristall líquid i utilitzem molts gels (flams, gelatina, detergents...), que no es poden identificar ni com a sòlids ni com a líquids.

Les partícules en els materials poden estar ordenades o desordenades

Sense deixar de banda aquesta classificació, segurament interessa ‘jugar’ també amb la idea de materials ordenats i desordenats. Els que en diem ordenats, que són els cristalls, els podem imaginar formats per partícules situades en un cert ordre, mentre que en els que en diem desordenats –els sòlids amorfs, els líquids i els gasos-, les partícules es distribueixen més a l’atzar. Alguns materials estan entre l’ordre i el desordre i per això parlem, per exemple, de cristalls líquids –utilitzats a les pantalles de televisors LCD (Liquid Cristal Display)-.

Els sòlids es poden trencar, els líquis vessar i els gassos aspirar

Diferents accions ajuden a construir els conceptes associats als diferents estats. Per exemple, en relació a l’estat sòlid: agafar, trencar, esmicolar, trossejar...; vessar i transferir per als líquids; els gasos són els més difícils de conceptualitzar per a l’alumnat ja que com que no es veuen, creuen que no hi són o que no tenen massa (no pesen) i no són ‘matèria’. Bufar i aspirar són les accions que més ajuden a la construcció del concepte i a imaginar l’estructura, així com també la idea que s’expandeixen (un perfum el notem des d’una part de l’habitació a una altra) i que es poden comprimir.

"Bones" preguntes

Algunes preguntes que ajuden a construir aquests conceptes podrien ser:

Canvis i control/regulació

Com podem obtenir un cristall? Com podem fer que sigui més gran? Quan es trenca un vidre, quines formes tenen els trossos? I quan es trenca un cristall? Al vidre li podem donar qualsevol forma? I a un cristall de sal li podem canviar la forma de cub? Com? Seran iguals les formes dels cristalls de substàncies diferents? Podem identificar una substància que cristal·litza per la forma dels seus cristalls? Com ens imaginem una substància per dins si és un cristall o si és amorfa (sense forma definida)? Com serà la distribució de les partícules en cada cas? Estaran igualment ordenades?

Exemple d’explicació d’un nen de 4t de primària (Escola “La Mar Bella”, Barcelona)

Altres exemples de preguntes per reconèixer que els materials estan formats per partícules i aprofundir en les explicacions

tresorderecursos Sistemes materials 07/05/202002/14/2023Bones preguntes

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí.

Com ens imaginem el material per dins si és que podem canviar la seva forma, trencar-lo...?

Podem trencar (esmicolar) l’oli, un perfum, una fusta, un metall, un cabell o fil...? Com?

Com de petites poden arribar a ser les parts?

Com ens l’imaginem per dins abans de trencar-lo i després?

Si els materials són diferents, les parts seran diferents? En què es diferenciaran?

Què pensem que passa a les “parts” del material quan el trenquem, l’esmicolem, el barregem amb aigua, l’escalfem...

Com es ‘trenca’ un material amb l’aigua?

On estan les parts de la sal /sucre quan s’han dissolt a l’aigua?

El foc pot ‘trencar’ un material? Com ho fa? Com ens imaginem què els hi passa a les parts?

Com ens imaginem l’aire per dins (les seves parts) abans i després de comprimir-lo amb una xeringa? Quan estaran més juntes les ‘parts'? Hauran canviat de forma o de grandària o senzillament s’apropen o es separen?

Com podem dibuixar o representar què passa en tots aquest casos?

Com ens imaginem les parts de l’aigua quan està en estat sòlid (gel), estat líquid o estat gasós? Com estan distribuïdes en l’espai? Estaran ordenades o desordenades?

Podem representar-ho amb un dibuix? I amb el nostre cos?

En un vidre, les seves partícules estaran distribuïdes de manera més semblant a com en un cristall o com en un líquid? Com ho podem saber observant un cristall o un vidre?

Què creus que passarà amb les ‘parts’ d’un material quan li donem energia (escalfem)? –l’aigua, l’aire, un metall...-.

Quan ‘tens molta energia’, et pots moure més?

Com podem obtenir cristalls de sal comuna (NaCl)? Com m’imagino que es van formant?

tresorderecursos Sistemes materials 07/05/202002/14/2023Cristalls

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí.

Clica sobre la imatge per consultar la font.

Els cristalls de sal comuna s’obtenen per un procediment diferent del seguit per obtenir els de sulfat de coure. La raó és que la quantitat de sal que es pot dissoldre en una determinada quantitat d’aigua no varia amb la temperatura i, per tant, al refredar la dissolució no hi ha un excés de partícules que precipitin. Per obtenir cristalls de sal, ens cal fer una dissolució saturada i evaporar l’aigua en la que s’ha dissolt (posant la dissolució al Sol o damunt d’un radiador). Si volem obtenir cristalls grans, ens cal que l’evaporació sigui lenta, per donar temps a que les partícules s’uneixin entre elles.

Salines de Gerri de la Sal (Pallars Sobirà)

Salines de la Trinitat (Delta de l’Ebre)

La sal que utilitzem a la cuina s’obté a partir d’evaporar l’aigua en salines. Es parteix d’aigua del mar o de rius que contenen gran quantitat de sals (no només de sal comuna).

Les estalactites i les estalagmites també es formen per l’evaporació molt, molt lenta, d’aigües que contenen carbonat de calci -de fet, contenen bicarbonat de calci, i quan es va evaporant l’aigua també es va desprenent diòxid de carboni i així es forma el carbonat de calci-. Aquest és el que cristal·litza i dona lloc a columnes (unes creixen des del sostre i les altres des del terra), amb formes molt diverses, perquè es van unint noves partícules de carbonat de calci a les que ja hi ha. Com també hi ha impureses, sovint les formacions no són de color blanc i poden tenir colors diversos, generalment taronja perquè contenen ferro.

Simulació. Escola Antoni Gaudí. Cicle superior.

Es pot fer una simulació del procés de formació a partir de l’experiment descrit a l’enllaç de la imatge.

Com podem obtenir cristalls de CuSO4.5H2O? Com m’imagino que es van formant?

tresorderecursos Sistemes materials 07/05/202002/14/2023Cristalls

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí

Obtenir cristalls és una experiència que sorprèn i emociona als infants. Els del sulfat de coure són fàcils d’obtenir a l’aula i quan es fa, podem aprofundir en el perquè del procediment seguit a partir de pensar que estan formats per partícules, i que quan creixen es van unint unes a les altres.

Primer haurem de fer una dissolució saturada de sulfat de coure (50 g) en aigua destil·lada (100 cm3) calenta (uns 60o). Paral·lelament, escollirem un cristall ja una mica gran, el lligarem amb un fil i el penjarem d’un bastonet o llapis. El posarem en un got amb la dissolució i esperarem un mínim de 2 hores que es vagi refredant poc a poc (millor més temps).

Els cristalls que s’obtenen poden ser ben diversos en grandària, i sovint formen macles (associació de diversos cristalls), però tots tenen la mateixa forma ròmbica.

Per ampliar l’explicació del procediment d’obtenció veure aquests vídeos d’Aureli Sánchez. El superior és sobre cristalls petits i l’inferior sobre cristalls grans).

Per què passa?

Per explicar el fenomen hem de tenir present que a més temperatura és dissol més sulfat de coure, i quan es refreda la dissolució no en pot haver tant de dissolt i precipita (cau al fons). Però si hi ha un cristall al mig de la solució, les partícules que passen a prop (mentre cauen), són atretes per les del cristall-mare i així va creixent. Per això es bo que es refredi poc a poc, perquè així van “caient” lentament i tenen més possibilitat de ser atretes. És important no moure la dissolució perquè el moviment també dificulta l’atracció. Quan arriba a la temperatura ambient ja no hi ha un excés de substància dissolta i, per tant, el cristall no creix. Per això, si es vol aconseguir un cristall encara més gran, cal tornar a començar el procés.

Com es un cristall per dins?

Els nens i nens poden elaborar una explicació si els ajudem a reflexionar sobre com és un cristall per dins i com es va formant, i posar en qüestió una idea alternativa molt freqüent relacionada amb la visió que el cristall es fa més gran perquè les partícules ‘creixen’. Primer els podem demanar que dibuixin com s’imaginen les partícules del cristall (si tinguessin unes ulleres màgiques), i també com se les imaginen quan formen part de la dissolució. I amb l’ajut de l’explicació de la mestra i de conversar sobre el fenomen observat, cada alumne pot construir el seu propi relat.

Els cristalls de molts dels minerals que podem trobar a la natura s’han format a partir de fenòmens similars. En èpoques geològiques en les quals va disminuir la temperatura, substàncies que estaven dissoltes en aigües termals van cristal·litzar lentament.

Com podem explicar les propietats i canvis de l’aigua amb el propi cos? (hidrorepresentacions)

tresorderecursos Sistemes materials 07/05/202003/23/2023Aigua

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí.

Hem vist com els alumnes representen gràficament els canvis d’estat.

També poden representar les propietats i els canvis d’estat amb el cos.

Per entendre les propietats i els canvis de l’aigua ens cal imaginar com són les seves partícules i com s’uneixen entre elles. Una partícula d’aigua és com un imant, amb un pol positiu i un de negatiu.

Podem representar amb el cos com interaccionen (a més d’utilitzar boles o de dibuixar-les). Amb els infants l’expressió corporal és una molt bona manera de fer-ho

Cada membre d’un grup representarà ser-ne una. Les seves mans seran el pol positiu i l’esquena, el pol negatiu. Per simular com s’uneixen dues partícules, un infant tocarà amb les mans l’esquena d’un altre i fins i tot, per expressar millor la unió, es poden lligar un cordill a la cintura. Quan s’uneixin, el cordill serà l’enllaç entre les partícules.

També poden representar els canvis d’estat amb el cos.

Font: Esc. Coves d’en Cimany, Teresa Pigrau, CS.

I després dibuixar allò que havien expressat, i explicar les raons per les quals creuen que és una bona manera de fer-ho. Habitualment els aprenents destaquen només una de les variables a tenir en compte i caldrà estimular que pensin en d’altres, tot reconeixent que per explicar un fenomen, sovint hem de tenir en compte diferents mirades o factors (tot estimulant un pensament complex).

Font de les dues imatges: Esc. Coves d’en Cimany, Teresa Pigrau, CS

Alguns exemples per explicar les propietats de l’aigua que haurem experimentat anteriorment els podem trobar clicant aquí: “Què és allò que té una ‘pell’ dura, que pot fer ‘desaparèixer’ una muntanya de sucre, que pot mantenir freds els elefants i que pot trencar còdols gegants?“

Com la superfície de l'aigua aguanta un clip

Tots els membres del grup, menys dos, representen les partícules d’aigua a la superfície d’un vas d’aigua. S’agafen mútuament –i amb força– les mans a les esquenes per simbolitzar les unions entre les partícules d’aigua.

Per mostrar el clip aguantat per la superfície d’aigua, un membre del grup situa un pal d’escombra horitzontalment damunt les diferents unions (mans), de manera que el pal no pugui ni trencar-les, ni caure.

Per mostrar què fa el detergent un altre membre del grup, que seria una partícula de detergent, es col·loca entre dues partícules d’aigua, trencant la unió. Aleshores la persona que porta el pal-clip, pot passar-lo a través de la unió trencada i fer-lo caure a terra.

La mateixa representació pot ser útil per explicar perquè l’aigua amb sabó renta millor la brutícia d’un teixit o perquè si aboquem detergent al riu, perjudica la vida d’alguns insectes perquè no s’aguanten damunt de l’aigua.

Font imatge: Hernán León. Cliqueu sobre ella per ampliar.

Com les partícules de l'aigua que s'evapora extreuen energia

Tots els membres del grup, excepte un, representen partícules d’aigua. En forma líquida, les partícules d’aigua es mantenen molt pròximes unes de les altres, i per representar-ho els infants uniran les mans (part positiva de la partícula) a l’esquena d’un company (part negativa). Com que les partícules estan en moviment, les unions estan constantment formant-se, trencant-se, i reformant-se a mesura que les partícules es mouen. Ho representem apropant-nos i movent-nos, agafant i deixant anar les unions.

Algunes partícules s’escalfen inicialment més que les altres (estan més a prop de la font de calor) i, per representar-ho, dos membres del grup agafen cartolines vermelles on posa ‘font de calor’. Com que tenen més energia que la resta, es mouen més ràpidament i toquen algunes de les altres i els hi passen una cartolina (calor/energia). Poc a poc totes van tenint més cartolines i quan en tenen moltes es separen (evaporant-se) i es forma vapor d’aigua (gas).

Aquesta representació ens pot servir per explicar els canvis d’estat.

Font: Biomonger.blogspot.cat. Cliqueu sobre la Imatge per més informació.

Com l'aigua dissol el sucre

Agafem alguns fulls de paper i escrivim un gran signe “+” en un extrem de cada full i un “-” a l’altre. El “+” representa el pol positiu de la partícula de sucre, i el “-” representa el pol negatiu. Apilem els papers per representar les partícules d’un terròs de sucre.

Tots els membres del grup menys un representen les partícules d’aigua donant voltes al voltant del terròs de sucre (muntanya de papers). Un membre del grup, representa la cullereta i “remena” el sucre i l’aigua. Al fer-ho, cada criatura uneix les seves mans (part positiva) a l’extrem negatiu d’una partícula de sucre (full de paper), i poc a poc, s’anirà trencant (dissolent) la muntanya de papers.

També podem representar que passarà quan l’aigua s’escalfa, a partir d’imaginar que hi hagués un foc sota les ‘partícules’ d’aigua. Els infants fàcilment expressen que es mourien més de pressa i, per tant, enganxarien/dissoldrien més partícules de sucre (fulls de paper).

Aquesta representació pot ser útil per explicar perquè un aigua pot estar contaminada i sembla neta (les partícules de les substàncies són molt petites i no es veuen), i si s’escalfa la dissolució, se’n dissolen més i pensar en com afecta el canvi climàtic i al medi.

Font imatge: educaciodigital.cat. Cliqueu-hi a sobre per ampliar.

Com s'expandeix l'aigua quan es congela

Tots els membres del grup, menys un, representen les partícules d’aigua en estat líquid. Es mouen unint-se entre elles i separant-se.

Amb guix marquem al terra un límit al voltant de tots els membres del grup, que han d’estar propers els uns dels altres (és un líquid), i així representem les parets d’un got. Un membre del grup porta una cartolina blava (que posa “extractor de calor”) per representar que està més fred que els altres i que es un extractor de calor (“absorbeix” energia). De tant en tant, colpeja l’espatlla d’altres membres (les partícules d’aigua), i quan són colpejades, comencen a moure’s més lentament (tenen menys energia ja que l’estant transferint a “l’extractor de calor”).

Quan les partícules d’aigua es mouen més lentament, s’uneixen de 6 en 6 formant un hexàgon tot deixant un espai buit al mig. Però aleshores no hi ha prou espai dintre del límit marcats a terra amb el guix, i alguns dels membres del grup hauran d’estar fora de la línia.

Aquesta representació ens pot servir per explicar perquè una ampolla plena d’aigua al congelador es trenca o perquè l’aigua pot trencar còdols gegants, entre d’altres fenòmens.

Font imatge: M Redon. Per ampliar-la cliqueu sobre la imatge.

Representacions de l’alumnat sobre com canvia l’estructura dels materials en els diferents estats

tresorderecursos Sistemes materials 07/05/202003/22/2023Aigua, Materials

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí.

Els infants poden arribar a representar-se com pot ser la matèria per dins si estimulem la seva imaginació. Requereix que els mestres faixin una mica de teatre. Demanar que tanquin els ulls i pensin què veurien si tinguessin unes ulleres màgiques. No és fàcil a l’inici, però poc a poc són capaços de fer-ho i és quan podran explicar els canvis que hauran observat.

Amb els més petits es pot jugar amb un titella que representa el ‘mag de la ciència’ que els dóna el ‘poder’ d’imaginar allò que no poden veure.

El Mag de la Ciència. ‘Transmetem poders’ als nens i nenes per imaginar emprant un tub d’assaig amb purpurina.

Font: Esc. Coves d’en Cimany, Neus Garriga, I5.

Quan, per exemple, demanem a les criatures que representin com s’imaginen com canvia ‘per dins’ l’aigua segons els tres principals estats de la matèria, inicialment les seves representacions són molt diverses i sovint ja intueixen alguna de les variables que s’han de tenir en compte.

La funció autoreguladora d'una Xarxa sistèmica

Per analitzar les idees que expressen va bé utilitzar una xarxa sistèmica, que pot ser útil (adaptant-la) per promoure que autoavaluïn les seves produccions inicials i pensin en nous aspectes a tenir en compte en el seu dibuix per millorar-lo.

Com podem explicar les propietats de l’aigua i canvis amb el cos? (hidrorepresentacions)

Com és que podem comprimir l’aire i no l’aigua ni un mineral?

tresorderecursos Sistemes materials 07/05/202002/22/2023Aigua, Aire, Mineral

Teresa Pigrau, Neus Sanmartí.

Les partícules que formen l’aire, atès que és un gas, estan molt separades entre elles i aquest fet explica per què podem comprimir-lo, és a dir, disminuir el volum que ocupa aplicant una força.

Per observar el fenomen és idoni experimentar amb xeringues i imaginar què passa amb les partícules quan premem l’èmbol de la xeringa sense tapar el forat de sortida o tapant-lo, en connectem dues, etc.

Com és que els gasos es dilaten molt més que els líquids i els sòlids?

D’altres preguntes que es poden respondre fent processos similars són les que tenen a veure amb altres propietats de les substàcies. Per exemple, amb la de la dilatació: Com és que els gasos es dilaten (augmenten el seu volum quan s'escalfen) molt més que els líquis i els sòlids?

Per donar-hi resposta podem observar fenòmens ben diversos. Cal tenir present que l’alumnat tendeix a explicar-los pensant que les partícules de les substàncies, quan s'escalfen, augmenten el seu volum i cal ajudar-los a pensar que no canvien de grandària sinó que com augmenta la velocitat a les que es mouen, se separen més i més.

Imatges: Experiments per comprovar la dilatació de sòlids, líquids i gasos. Font: Xtec

← Previous

Idees per treballar

Idees per revisar

"Bones" preguntes

Idees per treballar

Idees per revisar

Exemples d'activitats i preguntes que ajuden a construir aquests conceptes

Exemples d'activitats

Preguntes que ajuden a construir aquests conceptes

D’on prové el(s) material(s)?

Què passa amb un material quan ja no el fem servir?

A la natura, hi ha alguna cosa que desaparegui?

Podem imaginar la història d'una gota d'aigua?

Idees per treballar

Idees per revisar

Exemples de preguntes i activitats

En tot canvi, la massa es conserva

En un canvi físic es conserven les substàncies i, per tant, les partícules que les formen

Preguntes que poden ajudar a construir aquests conceptes són:

Què penses que passarà si mesclem farina, sucre, sal... amb aigua, oli, alcohol...?

Com canvia un material a l’escalfar-lo?

Com és que una pilota està més “inflada” quan la deixem al Sol?​

Com és que notem un perfum lluny del lloc on està l’ampolla oberta?

En un canvi químic les substàncies finals són diferents de les inicials i, per tant, les partícules també són diferents ja que es reordenen els àtoms que les formen

Exemples de preguntes que ajuden a construir aquests conceptes poden ser: ​

Es podria fer foc sense aire?

Què fa l’aire quan entra al nostre cos?

Com és que si posem una planta en un armari, es torna de color grogós i finalment mor?

Com expliquem el canvi que observem al cremar magnesi?

Com apagar un incendi? Per què?

Com transformar la llet en iogurt?

Què li entra a una planta per fabricar el seu aliment i què li surt?

Per què es rovella el ferro?

Al posar una pastilla efervescent a l’aigua surt un gas, com puc saber si s’ha dissolt o s’ha produït un canvi químic?

Idees per treballar i revisar

Els materials poden estar formats per un sol tipus de substància o per vàries.

Algunes preguntes

Com podem saber si l'aire està format per una sola substància o moltes?

Qué hi ha en un detergent comercial?

Una solució és una mescla homogènia

Els components d'una mescla heterogènia s'observen a ull nu

Preguntes per comparar solucions i mescles

La farina es dissol dins l'aigua? Com podem diferenciar entre una solució i una mescla (heterogènia)?

Els components d'una mescla es poden separar utilitzant mètodes físics

Els Els elements que formen un compost es poden separar per mètodes químics

Preguntes sobre ajuntar substàncies i separar mescles

Com podríem separar sal i farina, arena i aigua, oli i aigua?

Idees per treballar i per revisar

La majoria de materials són difícilment classificables en tres estats de la matèria

Les partícules en els materials poden estar ordenades o desordenades

Els sòlids es poden trencar, els líquis vessar i els gassos aspirar

"Bones" preguntes

Estructura

Un flam és sòlid o líquid?

Canvis i control/regulació

Per què passa?

Com es un cristall per dins?

La funció autoreguladora d'una Xarxa sistèmica

Com és que una pilota està més “inflada” quan la deixem al Sol?

Exemples de preguntes que ajuden a construir aquests conceptes poden ser: