Diseño de una actividad para aprendizaje de un concepto básico de Química

Esta práctica está diseñada para alumnos de 3º de ESO. Se encuadraría en la unidad didáctica de “La materia y sus estados”. Es una actividad en la que aprenderán una de las características de las sustancias como es la temperatura de ebullición, es decir, la temperatura a la que un líquido (puro) hierve. También se puede hacer con otro cambio de estado, la fusión.
Un hecho singular que tiene lugar cuando un líquido hierve es que, si se mantiene constante la presión externa, su temperatura permanece invariable. Los alumnos memorizan esto, pero difícilmente lo aceptan, ya que parece poco creíble que aunque persista el aporte de energía la temperatura permanezca inalterada.

Como inicio, se les pregunta a los alumnos sobre su concepción previa de qué puede pasar si un líquido puro como agua destilada, se pone a calentar en un horno que proporcione 300º, cómo será la evolución de la temperatura.

Realización

La experiencia se lleva a cabo con agua destilada que se coloca en un erlenmeyer en el que se introduce un termómetro. Para calentar se emplea un calefactor eléctrico dotado de agitador magnético. Una buena agitación del líquido es imprescindible para lograr que su temperatura sea homogénea.
Los alumnos, distribuidos en grupos de dos, realizan medidas de la temperatura del líquido cada 2 minutos, al principio, y cada minuto, una vez que la ebullición comienza. La mejor manera de llevar esto a cabo consiste en que sea el profesor el que controle los tiempos e indique a toda la clase el momento de realizar las medidas.

Cálculos

Aunque la experiencia es suficientemente ilustrativa y puede deducirse sin más la constancia de la temperatura mientras persiste la ebullición, se recurre a la representación gráfica para dejar bien patente este hecho.
Con los datos recogidos se realiza una gráfica temperatura-tiempo. En la gráfica se puede observar que tiempo y temperatura son proporcionales en el intervalo situado entre la temperatura inicial y la de ebullición. Una vez que se alcanza ésta, la temperatura permanece inalterada (zona plana de la gráfica). Sin embargo, existe una zona, situada al inicio del calentamiento, en la que la gráfica no es lineal. Esto se puede explicar teniendo en cuenta que se comienza con el calefactor en frío y transcurren un par de minutos hasta que se alcanza la "temperatura de régimen".



Evaluación

Finalmente, se evalúa de qué forma ha cambiado su concepción sobre el fenómeno, se pone en común y se plantean otros ejemplos similares con otras sustancias líquidas.
Como última cuestión, se plantea otro cambio de estado, de sólido a líquido y se evalúa de nuevo la idea previa antes de desvelar el resultado.

Sobre esta actividad se evaluará el acierto final sobre el concepto, así como su realización en cuanto a actitud e interés. El concepto será preguntado en examen a posteriori y valorado en contraste con las respuestas durante la práctica para valorar la instalación del concepto en contra de la idea previa.