Lección Teach
Ley de Boyle: presión y volumen con una jeringuilla real
El alumnado usa el laboratorio remoto de Boyle de la UNED para leer presión en un video real, calcular PV y 1/V, y decidir si la presión es inversamente proporcional al volumen.
Resultados de aprendizaje
Usar un video real del laboratorio remoto de Boyle para recoger evidencia presión-volumen.
Calcular 1/V y PV con unidades consistentes de volumen y presión.
Comparar una gráfica curva presión-volumen con una gráfica lineal presión frente a 1/V.
Usar lecturas en vivo de la jeringuilla de 60 mL para evaluar si PV es aproximadamente constante.
Explicar la incertidumbre de datos reales sin rechazar demasiado rápido el modelo de gases.
Escribir una conclusión de afirmación-evidencia-razonamiento sobre una relación inversa.
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.
Predecir el patrón inverso
8 min
La ley de Boyle dice que, para una cantidad fija de gas a temperatura aproximadamente constante, la presión y el volumen se relacionan de forma inversa. Eso no significa que presión y volumen formen una recta al graficarlos directamente. Significa que la relación se comprueba mejor si representas la presión frente a 1/V, y que el producto PV debería ser aproximadamente constante.
En esta actividad, presión significa cuánto empuja el gas las paredes de la jeringuilla, medida en kPa. Volumen significa el espacio que ocupa el gas dentro de la jeringuilla, medido en mL. Cuando el volumen disminuye, el mismo gas queda comprimido en menos espacio, así que las partículas chocan más a menudo con las paredes. Por eso aumenta la presión.
Una relación inversa significa que una variable aumenta mientras la otra disminuye de forma predecible. En la ley de Boyle, la comprobación útil no es solo "¿sube la presión?", sino "¿sube la presión aproximadamente como 1/V y se mantiene PV casi constante?"
La pantalla real de observación de Boyle
El valor de presión sale de la pantalla LabQuest del video. El volumen sale de la jeringuilla elegida y de cada paso de disminución.
Modelo que vamos a comprobar
PV \approx \text{constante}
\qquad
P \propto \frac{1}{V}
Antes de abrir el laboratorio, predice qué debería ocurrirle a la presión cuando disminuye el volumen de la jeringuilla. Tu respuesta debe mencionar temperatura fija, choques de partículas o compresión, y por qué la relación es inversa y no directa.
¿Qué gráfica debería ser más cercana a una recta si la ley de Boyle describe bien los datos?
Usar con cuidado el video de la jeringuilla
12 min
En esta actividad vas a usar el ensayo con jeringuilla de 60 mL. Anotarás la presión a 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25 y 20 mL, y después usarás esas lecturas para comprobar la ley de Boyle.
Nota sobre el texto de la interfaz
La introducción del laboratorio puede mencionar presión y temperatura. En este ensayo de Boyle, fíjate en lo que vas a controlar y observar: cambia el volumen de la jeringuilla, lees la presión en la pantalla LabQuest y la temperatura se considera aproximadamente constante.
Flujo de trabajo
El experimento se pausa para que puedas anotar la presión antes de pulsar de nuevo el botón de disminuir.
Abrir el laboratorio Boyle
Abre el laboratorio Boyle con el botón de laboratorio de esta actividad.
Elige la jeringuilla de 60 mL.
Empieza la observación. En la primera presión estable, anota la presión inicial. Lee el valor de presión en kPa que muestra la pantalla LabQuest en el video.
Cada vez que el experimento se pause, anota la presión y después pulsa
Decrementar en 5 mL.Continúa hasta llegar a 20 mL. Usa la pantalla del video como evidencia. Si una lectura es difícil de leer, repite esa pausa, usa una captura o marca esa fila como incierta en la columna de notas.
¿Qué plan permite construir una tabla presión-volumen útil?
Escribe un plan de dos frases para recoger datos de presión legibles. Incluye cómo usarás las pausas del experimento y qué harás si un valor de presión es difícil de leer.
Registrar y procesar evidencia presión-volumen
16 min
Usa la secuencia de 60 mL que ya aparece en la tabla. Cada fila representa una pausa del experimento: primero el volumen inicial y después cada disminución de 5 mL. Mantén unidades constantes antes de calcular 1/V y PV. Calcula 1/V como 1 dividido entre el volumen, y PV como la presión por el volumen.
La pantalla LabQuest puede mostrar decimales con coma, por ejemplo 85,79 kPa. Para cálculos y campos numéricos, escríbelo como 85.79 kPa. Si una presión es difícil de leer, repite esa pausa o marca la fila como incierta en la columna de notas en vez de inventar un número.
Tabla de evidencia de Boyle
Registra lecturas de presión desde la pantalla LabQuest para el ensayo de 60 mL. Calcula 1/V y PV en cada fila completada. Usa la columna de notas para lecturas difíciles de leer.
| Paso | Volumen mL | Presión kPa | 1/V 1/mL | PV kPa mL | Nota de lectura |
|---|---|---|---|---|---|
Revisa tu tabla de datos. Indica el rango de volúmenes, el rango de presiones y una lectura de presión en la que tengas menos confianza. Explica por qué esa lectura es menos segura.
Elige una fila intermedia de tu tabla y calcula el producto PV en kPa mL. Introduce el valor numérico y explica el cálculo.
Graficar la relación inversa
14 min
Los mismos datos presión-volumen pueden contar dos historias. P frente a V debería formar una curva descendente. P frente a 1/V debería quedar mucho más cerca de una recta. Por eso importa la elección de la gráfica.
Para las gráficas, usa primero las columnas volumen, presión y 1/V de tu tabla. Haz dos gráficas de dispersión con los mismos datos: P frente a V, y P frente a 1/V. En la segunda, pon 1/V en el eje horizontal, en 1/mL, y la presión P en el eje vertical, en kPa. Puedes hacer las gráficas en una hoja de cálculo, en papel o con otra herramienta.
Ejes para tus datos de Boyle
Usa estos ejes vacíos como apoyo. Representa tus propios valores de la tabla antes de decidir qué gráfica se acerca más a una recta.
Tus gráficas de Boyle
Adjunta una hoja de cálculo o PDF, añade una referencia de imagen si hiciste las gráficas en papel, o descríbelas en texto. Incluye detalle suficiente para que el profesorado sepa qué valores usaste y si P frente a 1/V se acerca a una recta.
Describe tus gráficas. Nombra los ejes de la gráfica P frente a 1/V, indica que los datos salen de tu tabla y compara la forma de P frente a V con la de P frente a 1/V.
Compara P frente a V con P frente a 1/V. ¿Qué gráfica apoya mejor la ley de Boyle y por qué?
Tratar científicamente las desviaciones reales
8 min
Los datos reales no tienen que ser perfectos para apoyar un modelo. En un ensayo con jeringuilla de 60 mL, la mayoría de productos PV deberían quedar en un rango parecido, pero alguna fila puede separarse más de las demás. Eso puede deberse a dificultad de lectura, comportamiento del sensor o movimiento cerca del extremo más comprimido.
Elige la fila de tu tabla que peor encaje con PV constante. Explica cómo la encontraste y da una razón plausible por la que podría diferir de las demás.
Formular la conclusión científica
10 min
Tu respuesta final no debe decir solo "la presión sube". Debe explicar por qué la relación es inversa, qué evidencia la apoya y qué incertidumbre queda.
Escribe una conclusión de afirmación-evidencia-razonamiento. Usa tu tabla, PV y la gráfica P frente a 1/V para decidir si el laboratorio real de Boyle apoya la ley de Boyle.
En una frase, explica la diferencia entre "los datos apoyan la ley de Boyle" y "los datos son perfectos".
Comparar resultados de la clase
12 min
Si tu clase comparte resultados, compara los ensayos de 60 mL de distintos grupos. Si trabajas individualmente, usa esta fase como una breve reflexión sobre qué fila repetirías. La comparación importante no es quién obtuvo la presión más alta, sino qué datos ofrecen la evidencia más fuerte para el modelo inverso.
Comparación de ensayos de Boyle en clase
Cada grupo aporta una fila resumen después de completar su gráfica.
| Grupo | Rango de volumen | Rango de PV | Juicio gráfico |
|---|---|---|---|
Si pudieras repetir una parte del ensayo de 60 mL, ¿repetirías el ensayo completo, una lectura intermedia o el extremo más comprimido? Justifica tu elección.