Lección Teach
¿Puede la ley de Boyle predecir la presión?
Usa una medida inicial real para predecir presiones posteriores y comprueba las predicciones con el mismo ensayo.
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Resultados de aprendizaje
Usar P1V1 = P2V2 para predecir la presión en tres volúmenes posteriores.
Comparar predicciones con medidas mediante error absoluto y porcentual.
Evaluar un modelo científico útil sin exigir concordancia perfecta.
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.
Un modelo debe hacer una predicción comprobable
7 min
Un modelo científico es más útil cuando no solo explica lo que ya ocurrió, sino que hace una predicción que podemos comprobar. La ley de Boyle permite hacer justamente eso: a partir de una presión y un volumen iniciales, calcula qué presión debería aparecer al comprimir el mismo gas a temperatura aproximadamente constante.
Hoy no construirás dos gráficas ni completarás un informe largo. Usarás una medida inicial, harás tres predicciones numéricas y las enfrentarás con el mismo ensayo real.
Modelo de predicción
P_1V_1=P_2V_2
\qquad
P_2=\frac{P_1V_1}{V_2}
Aquí P1 y V1 son la medida inicial. V2 es el nuevo volumen y P2 es la presión predicha.
La ecuación ideal usa presión absoluta y el volumen total ocupado por el gas, con la misma cantidad de gas a temperatura aproximadamente constante. La fuente disponible del laboratorio no identifica la pantalla LabQuest como presión absoluta o manométrica. En esta actividad, usa de forma coherente esa presión mostrada y el volumen rotulado de la jeringuilla como aproximaciones prácticas. El gas no contabilizado en tubos o en el sensor puede ayudar a explicar por qué esta comprobación operativa es aproximada y no una identidad exacta.
¿Qué esperas de las predicciones frente a las medidas reales?
Mide el punto de partida y calcula
16 min
Usa la jeringuilla de 60 mL, ensayo 1. Abre el laboratorio y detente en la lectura inicial de 60 mL. Guarda esa presión abajo y mantén abierta la pestaña del laboratorio. Antes de continuar el vídeo, calcula las presiones predichas para 45, 30 y 20 mL.
Tu punto de partida
Copia la cifra grande de presión junto a kPa; aparece en rojo en la interfaz actual. Si aparece coma decimal, usa punto en el campo numérico.
Aviso sobre la pantalla del laboratorio: la introducción puede mencionar presión y temperatura. En este ensayo de Boyle cambia el volumen de la jeringuilla, se mide la presión y la temperatura se considera aproximadamente constante.
Abrir y conservar el ensayo 1
Abre el laboratorio y selecciona jeringuilla de 60 mL, ensayo 1.
En la primera pausa, lee
P1aV1 = 60 mL.Vuelve a esta actividad sin cerrar la pestaña del laboratorio.
No avances todavía: primero completa las tres predicciones de la tabla.
¿Qué presión inicial P1 observaste a 60 mL?
Para cada fila calcula P predicha = P1 × 60 ÷ volumen nuevo. Conserva el resultado completo de la calculadora para compararlo después, pero introduce cada predicción redondeada a 0,1 kPa. Completa las tres predicciones antes de volver al laboratorio; no las modifiques tras ver las medidas.
Tres predicciones antes de medir
Calcula y fija las tres predicciones antes de continuar el vídeo.
| Nuevo volumen mL | Presión predicha kPa |
|---|---|
Deja que el ensayo responda
12 min
Regresa a la pestaña del laboratorio que dejaste abierta. Continúa el mismo ensayo y registra las presiones a 45, 30 y 20 mL. Después completa la diferencia absoluta |predicha − observada| y el error porcentual en cada fila.
Para esta comprobación de clase, considera cercana una predicción cuando su error porcentual no supera el 5,0 %. Este criterio relativo permite comparar mejor distintos niveles de presión. Es una regla de trabajo transparente, no una especificación universal de exactitud.
Continúa sin cambiar de ensayo
Usa el mismo ensayo 1 y la misma secuencia que comenzó en 60 mL. Lee antes de pulsar disminuir de nuevo. Si cerraste la pestaña, abre el ensayo 1 desde el bloque anterior, empieza de nuevo en 60 mL y vuelve a recorrer la misma secuencia; no cambies al ensayo 2 o 3.
En cada fila, vuelve a calcular la predicción completa con tu P1 guardada y P1 × 60 ÷ volumen nuevo; no cambies la predicción redondeada que fijaste arriba. Usa ese valor completo recalculado y la presión observada tal como aparece para hallar diferencia absoluta = |predicha − observada| y después error porcentual = diferencia absoluta ÷ presión observada × 100. Redondea solo los valores que comunicas: diferencia absoluta a 0,1 kPa y error porcentual a 0,1 %. Decide si cumple el 5,0 % usando el porcentaje sin redondear.
Pon a prueba las predicciones fijadas
Usa las predicciones anteriores sin cambiarlas. Añade cada observación, diferencia absoluta y error porcentual.
| Nuevo volumen mL | Presión observada kPa | Diferencia absoluta kPa | Error porcentual % |
|---|---|---|---|
¿Cuál es el mayor error porcentual? Introduce su valor y explica el volumen y la diferencia absoluta correspondiente.
¿Qué volumen o volúmenes presentan los errores porcentuales más pequeños? Cítalos, aplica el criterio del 5,0 % y compáralos con la fila de mayor error que identificaste.
Juzga el modelo, no solo un número
10 min
No esperes que las tres predicciones coincidan igual de bien. En esta actividad, una predicción cumple el criterio cuando su error porcentual es ≤ 5,0 %. Un error mayor no demuestra por sí solo que la ley de Boyle sea falsa ni permite saber qué causó la diferencia.
Entre las posibles explicaciones están:
- la resolución con la que se lee el vídeo o la respuesta del sensor;
- un cambio de temperatura o una fuga;
- el gas de los tubos y del sensor, cuyo volumen no aparece en la escala de la jeringuilla.
Con un solo ensayo, estas explicaciones son hipótesis, no conclusiones. Si propones una, usa una expresión prudente como «podría deberse a...».
Cuenta las filas de tu tabla cuyo error porcentual sea ≤ 5,0 %. ¿Cuántas hay? Elige el recuento que coincida con las tres filas.
Escribe exactamente cinco frases, una para cada punto:
1. Ecuación: escribe la ecuación que usaste para calcular las predicciones.
2. Comprobación: elige una fila e indica su volumen, la presión predicha y la presión observada.
3. Comparación: indica el menor y el mayor error porcentual, junto con el volumen de cada uno.
4. Hipótesis: propone una posible causa de una diferencia y usa lenguaje prudente, como «podría».
5. Veredicto: indica cuántas filas tienen error ≤ 5,0 % y decide si, en este ensayo, el modelo fue útil en todas las filas, solo en algunas o en ninguna.