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
Una recta puede resumir muy bien un conjunto de datos sin convertirse en una bola de cristal. En este laboratorio las medidas están entre 24 °C y 45 °C. Usar la misma recta para predecir qué ocurriría más de doscientos grados fuera de ese intervalo se llama extrapolar.
Extrapolar puede ser útil cuando todavía no podemos medir una zona: permite hacer una primera estimación, formular una hipótesis o decidir qué experimento conviene realizar después. Pero el cálculo no crea nuevos datos. Cuanto más nos alejamos del intervalo medido, más dependemos de que las condiciones y el patrón sigan siendo los mismos.
En esta actividad observarás el calentamiento real de una muestra de etanol a volumen fijo y aprenderás a separar tres cosas: lo que el laboratorio midió, la recta que resume esas medidas y la predicción que obtenemos al prolongar esa recta.
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, el cociente P/T(K) se mantiene constante si la cantidad de gas y el volumen no cambian.
Tres ideas que no deben confundirse:
- Un dato medido es una lectura real de presión y temperatura tomada por el laboratorio.
- Un ajuste es una ecuación que resume el patrón de muchas medidas. Es especialmente útil para estimar valores dentro del intervalo estudiado y comparar la tendencia.
- Una extrapolación usa esa ecuación fuera del intervalo medido. Puede orientar una predicción o un nuevo experimento, pero solo será fiable si el patrón y las condiciones del modelo continúan allí.
El ajuste de las 61 lecturas entre unos 24 °C y 45 °C es P(kPa) ≈ 0,37624 T(°C) + 78,436. La figura muestra los datos, el ajuste dentro del intervalo y una parte de su extrapolación. Si el etanol cambia de fase o deja de cumplir las condiciones del modelo al enfriarse, prolongar la recta ya no describiría el mismo fenómeno. La figura no marca el corte con P = 0: eso lo calcularás tú.
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.
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