Ejemplo Del Método Científico: La Vela

Observe una vela encendida y haga no menos de quince (15) observaciones de dicho fenómeno. No continúe hasta que haya escrito sus observaciones en su notas de trabajo.

Revise si las observaciones fueron hechas utilizando no solo la vista, sino también otros sentidos. Escriba al lado de cada observación, el sentido que fue utilizado.

¿Cuántas observaciones realizó con el tacto? _______________________________

¿Cuántas con la vista? _________________________________________________

Si usted realizó observaciones solo con la vista debe ejercitarse en hacerlas con otros sentidos.

Para mejorar la descripción del fenómeno, donde sea posible, se pueden hacer observaciones cuantitativas. Por ejemplo, “la altura promedio de la llama es de 25 milimetros”. Realizó usted observaciones cuantitativas? ______________________.

Si no lo hizo, realice cinco (5) observaciones cuantitativas.

Pero, aún la descripción se puede enriquecer más si se efectúan interacciones simples con la vela. Por ejemplo: “la llama emite calor en suficiente cantidad para no ser tolerable si se coloca un dedo por más de diez (10) segundos a unos cinco (5) centimetros del lado de la llama, o diez por encima”.

Profundice: intente realizar dos observaciones más, que impliquen interacciones simples con la vela encendida.

Para realizar la descripción completa del fenómeno es necesario hacer observaciones de los cambios que ocurren en la vela. ¿Observó usted que el material de la vela sufre cambios de estado antes de combustir? ¿Qué cambios observó durante el proceso?

Finalmente, en la descripción del fenómeno no deben confundirse las observaciones con las interpretaciones. El hecho de escribir que “…en la parte superior de la vela aparece un liquido incoloro…” es una observación, pero pretender decir la composición del liquido es una interpretación.

Las observaciones las obtenemos a través de nuestros sentidos, lo que directamente vemos, oimos o tocamos. Las interpretaciones son en cambio elaboraciones mentales que hacemos a partir de las observaciones. Por ejemplo: “el material de la vela, por su color y consistencia, parece ser parafina”.

Revise sus observaciones e identifique si realizó interpretaciones. Contabilice las observaciones hechas durante este ejercicio. Reflexione sobre lo realizado y piense que una vela encendida, a pesar de ser un hecho tan simple, se convierte en un fenómeno fascinante cuando se somete a la observación cientifica y cuidadosa.

La Energía Interna

La Energía Interna (E) se define en la bibliografía como todas las formas de energía de un sistema, distintas de las que resulten de su posición en el espacio (Energía potencial, que se supone constante).

Nosotros además agregamos que también se debe descartar la energía cinética global del sistema.

Entendemos como “Energía cinética Global” a la Energía que surge de la velocidad de traslación del sistema en su conjunto.

El cálculo absoluto de la Energía Interna (E) es hoy por hoy imposible; por eso a la Termodinámica clásica sólo le interesan los cambios de Energía. No obstante lo cual, es importante que el estudiante sepa que todas estas Energías tienen nombre y teóricamente podría llegar a ser posible su cálculo (aunque todavía algunas no se conocen lo suficiente).

Veamos los cuadros siguientes donde se indican los tipos de Energía en (por ej.)

1 mol de sustancia pura en ciertas condiciones de P y T.

Energías intramoleculares

  1. Nuclear
  2. Electrónica
  3. Traslacional
  4. Vibracional
  5. Rotacional

(3, 4, y 5 son las Energías Térmicas)

Energías intermoleculares

  1. Fuerzas de atracción interiónicas (sales)
  2. Fuerzas de atracción Ion-dipolo
  3. Unión por puente de hidrógeno
  4. Fuerzas de atracción dipolo-dipolo
  5. Fuerzas de atracción entre iones o dipolos-moléculas polarizables
  6. Fuerzas entre dipolos instantáneos-dipolos inducidos (London)
  7. Fuerzas hidrofóbicas
  8. Fuerzas de repulsión

También encontrará en alguna bibliografía, como sinónimo de uniones intermoleculares a los términos “fuerzas de Van der Waals”. Debe entenderse que esto se refiere a todas las fuerzas de atracción intermoleculares, excluyendo la unión por puente de hidrógeno (enlace de hidrógeno) y, obviamente, el enlace Ion-Ion que debe clasificarse como enlace de tipo iónico.

Cada sistema poseerá un cierto número de las mismas (no necesariamente todas), y para el cálculo final de la Energía Interna (E) se necesita saber el comportamiento de cada una de ellas. Ello, como es evidente resulta muy complicado, pero no lo es calcular una variación de energía interna (∆E) que no es otra cosa que la suma algebraica de las energías intercambiadas o en transito tratadas en la primera parte.

En un Sistema hay un cambio mensurable de Energía Interna (∆E) siem re que haya un intercambio de Energía, que va a estar dado por la cantidad de calor tomado del medio o cedido hacia él y el trabajo realizado por el sistema hacia el entorno o sobre el sistema por el entorno.

Para aplicar en los cálculos las variaciones de calor y trabajo se utiliza una convención, que tiene su lógica:

Calor
Trabajo
Proceso
Signo
Proceso
Signo
Endotérmico Positivo (+) Sobre el Sistema Positivo (+)
Exotérmico Negativo (-) Por el Sistema Negativo (-)

Con respecto al calor no habrá problemas de interpretación en cuanto a la convención. Para el trabajo, es evidente que si el entorno realiza un trabajo sobre el sistema éste verá aumentada su energía interna, de allí su signo positivo. Por el contrario si el sistema realiza un trabajo sobre el entorno, verá disminuida su energía interna, por ello su signo negativo.