Lección Teach
Gay-Lussac: hasta dónde llega el modelo
Compara datos medidos, un ajuste lineal y una extrapolación para decidir qué conclusiones permite cada uno.
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Resultados de aprendizaje
Interpretar un modelo lineal dentro del rango medido sin exagerar una extrapolación.
Explicar por qué un único ensayo real no demuestra exactamente el cero absoluto.
Escribir una conclusión que separe evidencia, modelo y limitaciones.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
¿Hasta dónde confiarías en una recta?
5 min
Imagina que una recta encaja bien con medidas tomadas entre 24 °C y 45 °C. ¿Basta eso para confiar en ella más de doscientos grados fuera de ese intervalo? En esta actividad observarás cómo cambian presión y temperatura al calentar una muestra de etanol a volumen fijo y separarás datos medidos, un modelo ajustado y una extrapolación: prolongar el modelo fuera del rango medido.
Antes de ver el ajuste, ¿confiarías en una predicción hecha más de doscientos grados fuera de los datos medidos?
Ancla el modelo en datos reales
12 min
Abre el laboratorio y observa el ensayo real de calentamiento. Antes de iniciar, prepara dos apuntes: cerca de 00:30 y 03:30 registrarás temperatura en °C y presión en kPa. Después compararás esas medidas con la gráfica y el ajuste incluidos en la actividad.
Abrir el laboratorio de Gay-Lussac
La muestra sellada contiene siempre la misma cantidad total de etanol y el recipiente mantiene volumen fijo. El modelo ideal trata también como fija la cantidad en fase gaseosa; el laboratorio registra temperatura y presión, no la cantidad en cada fase.
Abre el laboratorio desde el botón de esta actividad.
En la pantalla de configuración, selecciona la única muestra disponible: 0,014 mol de etanol.
Inicia una sola observación, de unos 4 minutos. Durante el ensayo, anota las lecturas aproximadas de temperatura y presión en los momentos indicados en la tabla siguiente.
Vuelve a TEACH y completa esa tabla antes de continuar con el análisis.
Lecturas del laboratorio
Los tiempos ya están escritos. Copia las lecturas observadas en las columnas de °C y kPa. Las unidades aparecen en los encabezados.
| Tiempo del ensayo (min:s) | Temperatura °C | Presión kPa |
|---|---|---|
Después de completar la tabla, describe en una frase la tendencia conjunta de temperatura y presión. No copies de nuevo los cuatro valores.
Diferencia entre medir y extrapolar
10 min
Modelo ideal. Kelvin es una escala absoluta: 0 K corresponde a -273,15 °C. En el modelo de gas ideal, P/T(K) es constante para una cantidad fija de gas en volumen fijo.
De medir a extrapolar. Extrapolar significa prolongar un modelo fuera del rango medido. El ajuste de las 61 lecturas entre unos 24 °C y 45 °C da P(kPa) ≈ 0,37624 T(°C) + 78,436. La figura muestra los datos, el ajuste dentro del intervalo y parte de su prolongación; no marca el corte con P = 0.
Datos medidos, ajuste y extrapolación
Los puntos azules son medidas. El tramo verde es el ajuste dentro del rango medido y el tramo discontinuo ámbar es parte del mismo ajuste prolongado fuera de los datos. La figura no muestra dónde llega a P = 0: eso lo calcularás tú. La ampliación inferior permite inspeccionar los puntos y el ajuste entre 24 °C y 45 °C.
Calcula el corte. Usa calculadora. En P ≈ 0,37624 T + 78,436, sustituye P = 0, despeja T y muestra la operación. Redondea el corte a 0,1 °C.
Compara distancias. Calcula diferencias positivas y completa: |24 − T del corte| = ___ °C; |−273,15 − T del corte| = ___ °C. Redondea ambas a 0,1 °C.
Conclusión con límites
13 min
Una conclusión científica debe decir exactamente lo que la evidencia permite. Un compañero afirma: “Como la recta corta P = 0, este laboratorio ha demostrado exactamente el cero absoluto”. Evalúa esa afirmación en los campos siguientes.
Veredicto. ¿Está justificada la afirmación de que el laboratorio ha demostrado exactamente el cero absoluto?
Completa en una frase: Entre 24 °C y 45 °C, los datos sí apoyan... Limita la respuesta a lo que se ve dentro del intervalo medido.
Medida o extrapolación. Corrige esta frase: “el laboratorio midió presión cero en el corte calculado”. Incluye el corte aproximado y su distancia al cero absoluto.
Mecanismo físico. Al enfriar mucho el etanol, parte del gas puede condensarse. Explica qué cantidad del modelo dejaría de ser fija y por qué eso puede hacer fallar la prolongación de la recta.
Mejora de las medidas. Propón un cambio concreto que haga más fiable la investigación y explica en una frase cómo reduciría una limitación.