Masa

1. ) Introducción

La masa es una magnitud física de uso cotidiano. Cuando compras alimentos, por ejemplo carne, fiambre, etc., pides la cantidad que deseas en gramos o kilogramos, otros alimentos su masa viene escrita en el paquete como el arroz, los fideos, etc.

Cuando vas al control médico, siempre te toman las medidas de masa y de talla, con esos valores te calculan el IMC (índice de masa corporal).

El instrumento que permite medir de forma directa la masa de un cuerpo es la balanza, la talla que es tu altura, se mide con el metro.

La palabra masa viene del latín massa.

La masa es una medida de la cantidad de materia de un objeto.

La unidad de medida en el Sistema Internacional de unidades (S.I.) para la magnitud masa es el kg (kilogramo).

El coordinador mundial de la metrología es la Oficina Internacional de Pesas y Medidas. Está ubicada en Sèvres, suburbio de París. Allí se encuentra  el kilogramo patrón internacional, como unidad de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI).

El kilogramo patrón fue redefinido en 1889 y es la masa de un cilindro circular recto formado por una aleación de platino e iridio (90% y 10% respectivamente), su altura es igual a su diámetro de 39 milímetros. Se han realizado varias copias oficiales del kilogramo original.

La foto de abajo muestra el lugar donde se guarda para evitar su deterioro:

La siguiente foto es del cilindro de platino-iridio que se encuentra dentro de las campanas de la foto anterior:

2. ) Peso y Masa

El peso es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre los objetos cercanos, (esta fuerza de atracción se produce también si cambiamos de planeta). El peso que actúa sobre un cuerpo depende de la masa del mismo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Newton (N).

La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Es una propiedad característica del mismo, está relacionada con el número y el tipo de partículas que lo forman. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg).

Debemos distinguir entre peso y masa pues son magnitudes diferentes. Por ejemplo, si una persona tiene una masa de 50 kg, sobre ella se estará aplicando una fuerza Peso de 490 N, si dicha persona viaja a la Luna su masa se mantendrá sin cambios, 50 kg, sin embargo se ejercerá sobre ella una fuerza peso de 82 N. La fuerza de atracción de la Luna sobre los objetos cercanos es aproximadamente seis veces menor que la fuerza ejercida por la Tierra.

En el lenguaje cotidiano utilizamos las expresiones:

- "peso corporal" : 35 kg,

- ¿cuánto pesas?: 65 kg.

Estas expresiones no son correctas desde el punto de vista científico, pues el peso no se mide en kg, Estas expresiones deberían decir:

- "masa corporal": 35 kg,

- ¿cuál es tu masa?: 65 kg.

 

Mira el siguiente vídeo:

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3. ) Simulamos la medición de la masa

Primero lee todas las indicaciones que aparecen más abajo para guiarte en tu trabajo. Después haz clic derecho y abre en otra pestaña el siguiente enlace.

Al ingresar verás la introducción de una serie de temas de los cuales para éste módulo. Esta introducción trata sobre la historia de Arquímedes y el encargue que le hizo el Rey Hierón, es interesante que leas lo ocurrido para que entiendas la importancia de conocer las propiedades de la materia como lo son la masa y el volumen, puedes luego realizar el cuestionario para autoevaluarte.

Luego haz clic sobre Propiedades como indica la siguiente imagen:

Verás que aparece la siguiente imagen, lee primero el texto. Luego coloca la esfera sobre uno de los platillos y sobre el otro las pesas, de modo que cuando los platillos queden equilibrados, tendrás el valor de la masa de las esfera. Introduce el valor de masa obtenido (suma de las masas de cada una de las pesas colocadas para equilibrar), de ese modo verás si tu resultado es correcto.

Haz lo mismo con el oro.

Cuando avances hacia el Problema, verás que debes determinar la masa de un líquido, deberás determinar la masa del recipiente con el líquido, luego la del recipiente vacío y hacer la diferencia para poder determinar la masa del líquido solo.

Luego comprueba tu resultado.

Puedes explorar los demás apartados del simulador, pero no están dentro de los objetivos de este módulo.

4. ) Investigación sobre las balanzas

1) Investiga sobre los tipos de balanza que existieron y existen.

2) ¿Cuáles son las más usadas? ¿Se pueden utilizar para medir la masa de cualquier objeto?

3) ¿Existe algún organismo que se ocupe de controlar la medida de las balanzas comerciales?

4) ¿Es lo mismo una balanza y una báscula? ¿Por qué?

Escribe las respuestas a las preguntas anteriores en un archivo de texto y súbelo en el espacio destinado para ello.

5. ) Construcción de una balanza

Te propongo que construyas una balanza, busca en internet o pregunta a tu profesor ayudante preparador.

6. ) Ley de Conservación de la Masa

En 1745, Mijaíl Lomonosov enunció la Ley de Conservación de la masa: En una reacción química la masa permanece invariable, es decir, la masa de los reactivos y de los productos es igual. Por otro lado, Antoine Lavoisier ese mismo año y sin saber lo dicho por Lomonosov propone que "la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma". La ley de conservación de la masa se conoce como la Ley de Lavoisier-Lomonosov.

Antoine Lavoisier es considerado el Padre de la Química Moderna, por esto y por muchos otros aportes realizados a la Química. 

Un sistema material es una porción del universo que separamos para estudiar y el ambiente o entorno es todo lo que rodea al sistema y puede interactuar con él. Los sistemas pueden ser abiertos, cerrados y aislados. Un sistema abierto intercambia materia y energía con el ambiente, por ejemplo una taza con té caliente. Un sistema cerrado puede intercambiar energía pero no materia, por ejemplo una lata de arvejas sin abrir. Por último un sistema aislado no puede intercambiar ni energía ni materia con el ambiente, por ejemplo un termo con agua caliente, aunque luego de mucho tiempo el agua se enfría, es decir intercambia energía con el ambiente, durante un cierto tiempo el agua permanece caliente.

Los sistemas materiales pueden experimentar procesos físicos o químicos.

Los procesos físicos son los que se producen sin que cambie la composición de la materia, por ejemplo al fundirse un trozo de hielo, el agua sólida pasa a agua líquida, de este modo el agua sigue siendo agua aunque haya un cambio de estado. Otro cambio físico es cambiar la forma de una hoja de papel al hacer una bola, el papel sigue teniendo la misma composición aunque su forma haya cambiado.

Los procesos químicos modifican la composición de la materia, por ejemplo, al quemar un fósforo, la madera que lo forma cambia a un trozo de carbón y se libera energía por calor y luz. Otro ejemplo es el cambio químico que experimenta un trozo de pan al ser masticado, en el proceso de la digestión del pan éste se impregna de saliva y sigue por el aparato digestivo transformándose.

La Ley de conservación de la masa  enunciada por Lavoisier y Lomonosov resultó ser el comienzo del estudio cuantitativo de la química (nos referimos aquí a poder medir las masas de la materia), usando la balanza como instrumento de medida.

7. ) Actividades experimentales

En esta parte tendrás que procurar los materiales necesarios para las actividades, tal vez en el laboratorio de Ciencias de tu Liceo el Profesor Ayudante Preparador te pueda ayudar.

Experimento 1

El objetivo es estudiar qué sucede con la masa de un trozo de hielo (agua sólida) cuando se funde, es decir el agua en estado sólido pasa a agua líquida, este cambio de estado se denomina fusión.

Coloca un trozo de hielo dentro de un frasco y tápalo. Este sistema es cerrado, por lo que no intercambia materia con el ambiente, sólo puede intercambiar energía. Mide su masa y a este valor llámalo m_i (masa inicial)

Espera que el hielo funda completamente y luego vuelve a medir la masa del sistema, a este valor llámalo m_f (masa final).

Por último, calcula la variación de masa (Δm) de este sistema en el que se produjo el proceso físico de fusión del agua: Δm = m_f - m_i  

Experimento 2

En este experimento determinaremos la variación de masa en un proceso de disolución de café instantáneo en agua.

El sistema estará formado por un recipiente y su tapa, agua y café instantáneo. Coloca agua en el frasco y un sobrecito de café instantáneo la tapa, luego pon el frasco con el agua sobre la balanza y al lado de él su tapa con el café instantáneo, mide su masa y llámala m_i (masa inicial).

Introduce cuidadosamente el café instanáneo dentro del frasco con el agua y tápalo, agita cuidadosamente hasta que el café se disuelva completamente. Mide nuevamente la masa del sistema, m_f.

Determina la variación de masa (Δm) de este sistema en el que se produjo una disolución: Δm = m_f - m_i .

Experimento 3

Quisiera un exp que produzca un ppdo

Ácido acético y sulfato de cobre?

sulfato ferroso y ácido acético

Realiza un informe en algún procesador de textos de la actividad experimental, en el que consten los siguientes aspectos:

Objetivos, materiales, procedimiento, datos experimentales y conclusiones. Para elaborar las conclusiones ten en cuenta los objetivos de cada experimento (compara las masas de cada sistema antes y después del proceso ocurrido) y trata de incluir la Ley de Conservación de la Masa.

Sube el archivo en el espacio destinado para ello.