Les variables de la solubilitat

Analitzarem un experiment per a identificar els tipus de variables i practicar l'ús de taules i gràfiques.

Partim de la hipòtesi següent: ‘la solubilitat del sucre en aigua augmenta a l'elevar-se la temperatura'.

Usarem els següents materials i reactius:

• Vasos de precipitats
• Termòmetre
• Vareta
• Cullera
• Bec de Bunsen amb reixeta metàl·lica
• Aigua
• Sucre

El procediment que s'ha de seguir és el següent:

1. Aboquem 100 g d'aigua al vas de precipitats.
2. Pesem en una balança 400 g de sucre.
3. Posem el termòmetre en el vas amb aigua.
4. Calfem el vas amb ajuda del bec de Bunsen fins a la temperatura fixada.
5. Anem tirant a poc a poc sucre i agitem amb la vareta fins que ja no es dissolga més sucre (veiem el primer granet de sucre en el fons del vas)
6. Pesem el sucre restant. El que falte fins a 400 g serà la quantitat abocada.
7. Repetim tots els passos per a cada una de les següents temperatures en ºC: 15, 20, 30, 40, 50, 60 i 70.

Obtenim els següents resultats, ordenats creixentment segons la temperatura en la següent taula:

Temperatura (ºC)	15	20	30	40	50	60	70
Quantitat de sucre (g) en 100 g d'aigua	197	204	219	238	260	287	320

Estes dades els podem representar gràficament, tal i com podeu veure a continuació.

De tot l'anterior s'extrau que:

• La variable independent és la temperatura, ja que és la que nosaltres hem fixat.
• La variable independent és la quantitat de sucre dissolta (solubilitat) ja que vènia condicionada per la temperatura fixada.
• La variable de control és la quantitat d'aigua en el vas de precipitats, 100 g, ja que s'ha mantingut constant durant tot l'experiment.
• És confirma la hipòtesi, ja que tant en la taula com en la gràfica comprovem que la solubilitat augmenta a l'augmentar la temperatura.

Les variables i la seua relació

L'experimentació és una de les parts fonamentals del treball científic. Esta etapa es basa en la realització de mesures i en l'obtenció de dades. Arribats a este punt necessitem incorporar el concepte de variable.

Es denomina variable a cada un dels factors que es poden modificar en els experiments, amb la intenció que esta modificació produïsca canvis en els resultats.

Els experiments no poden realitzar-se modificant totes les variables al mateix temps. Cal modificar-les una a una, deixant fixes les altres i veient quins efectes produïx sobre el que volem comprovar.
Segons l'anterior, podem fer la següent classificació de les variables:

• Variable independent: la que el científic modifica conscientment.
• Variable dependent: la que es modifica com a conseqüència de canviar la variable independent.
• Variables de control: les variables que es mantenen amb un valor constant mentre es modifiquen la variable independent i la dependent.

Per a poder analitzar les dades que s'obtenen en una experiència, és necessari arreplegar-les d'una manera ordenada. Així, s'aconseguix que ‘d'un ullada' puguen veure's els resultats d'una experiència. Les taules de dades són molt útils per a açò ja que arrepleguen les variacions d'una magnitud en funció d'una altra.

Una vegada arreplegats els valors de les variables en les taules, el pas següent és la representació gràfica, seguint el següent criteri en la seua construcció:

• En l'eix de Abscisses Es col·loca la variable independent.
• En l'eix de Ordenades Es col·loca la variable dependent.

En la pròxima entrada tindreu un exemple pràctic amb tots estos conceptes.

Bibliografia: 

-MUÑOZ CALLE, J. et al. (2010) '2. Análisis de datos' El trabajo científico. <http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena1/3q1_index.htm> CC BY-NC-SA [Consulta: 20 de març de 2016]

-VIDAL FERNÁNDEZ, M. et al. (2011). Física y Química 3 ESO Avanza. Madrid: Santillana Educación.

La mesura

Pensa en qualsevol objecte que tingues al teu voltant, per exemple, una porta. Com la descriuries? Podries dir quin és el seu volum, la seua massa, la seua temperatura, la seua bellesa... Algunes d'estes propietats es poden mesurar i altres no. Aquelles qualitats de la matèria que es puguen mesurar d'una manera objectiva les anomenem magnituds.

Per a mesurar cal comparar la propietat que es vol mesurar amb una altra denominada unitat. Per exemple, mesurar la longitud de la porta, suposa conéixer quantes unitats de longitud (metres) té dita porta. Del mesurament resulta un nombre, anomenat quantitat, que representa les vegades que la unitat triada està continguda en la magnitud. 

Set magnituds físiques, soles o combinades, són suficients, per a expressar les propietats de la matèria més habituals. S'anomenen magnituds fonamentals. El Sistema Internacional d'Unitats és un acord internacional, pel que s'establix quines són les unitats de les magnituds fonamentals.

                                              Magnituds fonamentals

Magnituds fonamentals	Unitats
	Nom	Símbol
Longitud	metre	m
Massa	kilogram	kg
Temps	segon	s
Intensitat de corrent elèctric	Ampere	A
Temperatura	kelvin	K
Quantitat de substància	mol	mol
Intensitat lluminosa	candela	cd

Hi ha magnituds que poden expressar-se com una combinació de la magnituds fonamentals:

• Una superfície és una longitud al quadrat.
• Una velocitat és una longitud entre un temps.

Estes magnituds s'anomenen magnituds derivades i les unitats en què es mesuren, s'anomenen unitats derivades. En la taula adjunta pots veure algunes de les més utilitzades en física.

                                              Magnituds derivades

Magnituds	Unitats
	Nom	Símbol
Superfície	Sense nom especial	m2
Volum	Sense nom especial	m3
Velocitat	Sense nom especial	m/s
Acceleració	Sense nom especial	m/s2
Força	newton	N
Energia	joule	J
Càrrega elèctrica	Coulomb	C
Resistència elèctrica	Ohm	W

Moltes vegades, i atés que no té sentit expressar el resultat d'una mesura en la unitat corresponent del Sistema Internacional, es recorre a l'ús de múltiples i submúltiples. No tindria molt de sentit expressar la distància entre la Terra i la Lluna en metres, ni tampoc seria adequat utilitzar esta unitat per a mesurar el grossor d'un cabell.

Múltiples i submúltiples

Múltiples				Submúltiples
Factor	Prefix	Símbol		Factor	Prefix	Símbol
1018	exa	E		10-18	atto	a
1015	peta	P		10-15	femto	f
1012	tera	T		10-12	pico	p
109	giga	G		10-9	nano	n
106	mega	M		10-6	micro	μ
103	kilo	k		10-3	mili	m
102	hecto	h		10-2	centi	c
101	deca	da		10-1	deci	d

Relacionat amb esta entrada, està el concepte de 'Notación científica'. En 'Documents' tens un arxiu amb informació respecte d'això.

El treball en el laboratori

Com ja hem comentat, una de les etapes del mètode científic és l'experimentació. Es pot experimentar de moltes maneres, com per exemple treballant en la mateixa naturalesa o dissenyant i estudiant el comportament de prototips, però la forma més habitual és l'experimentació de laboratori.

A l'hora de treballar en el laboratori hem de tindre en compte els aspectes següents:

• Normes. Hi ha gran quantitat de normes a tindre en compte, però la principal i més important és el sentit comú. En un laboratori no cal treballar amb pressa, cal ser respectuós amb els companys i tindre molt present que no és una zona de joc. És fonamental l'orde i la neteja durant tot el temps que s'està en el laboratori, no sols a l'acabar. No cal oblidar l'ús dels equips de protecció individual ni els d'ús comuns com a dutxes i llavadors d'ulls. Per tot açò, és fonamental mirar les etiquetes dels productes i saber interpretar la seua informació. Per a saber més sobre les normes de treball en un laboratori vos anime a llegir el següent enllaç (CESIRE 'Seguretat al laboratori' ).
• Material de laboratori. És fonamental conéixer el material del laboratori, no sols el nom sinó també el seu ús. Per exemple, el matràs d'Erlenmeyer s'usa per a contenir i barrejar substàncies.

Matrassos d'Erlenmeyer

• Informe de laboratori. Tot el treball realitzat ha de quedar correctament arreplegat en un informe. En ell han de constar almenys els elements següents: títol, objectius, descripció o procediment, dades experimentals arreplegats durant l'experiència,  el tractament d'estes dades i les conclusions obtingudes.

Relacionat amb tot l'anterior, vos deixe una presentació on podreu veure en detall el que és treballar com un verdader científic.

Treball al laboratori from José Ángel Hernández Santadaría

Lleis i teories

Tens clara la diferència entre estos conceptes? La veritat és que la seua distinció és un assumpte complex que ve a complicar-se encara més a causa de l'ús que solem fer d'estos termes fora del context científic.
Si et demanen que definisques la paraula llei, probablement afirmes quelcom del tipus ‘norma o regla establida per un govern per a regular el funcionament d'una societat'. Este és el sentit jurídic del terme, que és el més comú i que primer va sorgir històricament.
Els filòsofs grecs i es van adonar que en la Naturalesa hi ha certes regularitats (Veure entrada 'Buscant regularitats') però per a descriure-les s'emprava més el terme principi que el de llei (per exemple principi d'Arquimedes). No obstant això, Anaximandre, un filòsof de la Grècia Clàssica, ja va deixar entreveure la idea que havia d'existir una Llei Còsmica general que governava eixe orde que s'aprecia en l'univers, de la mateixa manera que les lleis jurídiques ja regulaven l'orde de la societat en aquell temps. És a dir, el concepte, Llei natural o científica va sorgir per comparació amb el de llei jurídica.

Justícia

René Descartes va ser qui per primera vegada va expressar i va emprar el concepte de llei de la Naturalesa o llei científica d'una forma explícita i ben definida (va enunciar les tres lleis fonamentals de la Naturalesa).
Actualment, una llei científica és una afirmació o proposició que descriu una relació constants entre dos propietats o variables d'una part de la Naturalesa. És a dir, descriu una regularitat, la qual a vegades pot expressar-se matemàticament.
El problema és que les lleis no ens expliquen per què la Naturalesa es comporta d'esta manera. Llavors és quan necessitem elaborar teories. Les teories científiques, que poden incloure una o diverses lleis, incorporen interpretacions de com és l'estructura de la part de la Naturalesa que ens interessa, tot això fermament recolzat en proves.


Bibliografia: ANDREU GUERRERO, MANUEL J. (2011) 'Taller de expresión 2: Hipótesis, leyes, teorías y otras ideas científicas' en Naturalmente, Ciencias 
https://naturalmenteciencias.files.wordpress.com/2011/04/taller_expresion_2.pdf
CC BY-NC-SA [Consulta: 28 de març de 2016]

Buscant regularitats

Com ja havíem comentat, mentres altres formes de coneixement es basen en la fe o les creences, el coneixement científic busca trobar la veritat. La veritat del món que ens rodeja, el qual té un comportament regular. 

Una regularitat és un fet que es repetix sempre de la mateixa manera, és a dir,  uniforme, sense grans canvis, i que s'ajusta a regles, que la ciència enuncia en forma de lleis.

Ací tens alguns comportaments regulars de les substàncies. L'estudi de les dites regularitats ha donat lloc a lleis científiques. En alguns casos, s'han necessitat complicats experiments per a investigar-los, i en altres, el seu estudi ha sigut molt senzill.

1. Com més es calfa una vareta de metall més s'allarga (més es dilata).

2. Com més calent està el líquid en què volem dissoldre una substància sòlida, més fàcil és que es dissolga. Hi ha excepcions. 

3. Quant major és la massa d'un cos que està quiet, més força cal fer per a moure-ho.

4. Com més corrent elèctric travessa un llum, més calor desprén.

Globos

Tracta de trobar tu altres regularitats sobre el comportament de les substàncies. Per exemple: 

a) Bronzejat de la pell respecte al temps d'exposició al sol. 

b) Volum d'un globus respecte a l'aire que està en el seu interior.

c) Temperatura que aconseguixen els aliments respecte alhora que estan en el frigorífic.

d) Temps d'assecat de la roba respecte a la velocitat del vent.

e) Temps d'assecat de la roba respecte a la temperatura ambient.

f) Hores de sol respecte a latitud terrestre.

g) Desgast de pneumàtics respecte als quilòmetres recorreguts.

Font: Esta entrada és un derivat de MUÑOZ CALLE, J. et al. (2010) 'Búsqueda de regularidades' El trabajo científico. <http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena1/3q1_ejercicio_1c.htm>

CC BY-NC-SA [Consulta: 20 de març de 2016]