Principios Fundamentales de la Ciencia y la Materia

A continuación, se presentan una serie de afirmaciones sobre conceptos clave en ciencia, química y otras disciplinas relacionadas, seguidas de su correspondiente evaluación de veracidad.

Cuestionario de Conceptos Fundamentales

1. La ciencia básica o pura tiene un objetivo cognitivo: incrementar el conocimiento de los principios fundamentales de la naturaleza y el universo. VERDADERO

2. Son ejemplos de las ciencias básicas o puras las ingenierías, la medicina y la veterinaria. FALSO

3. Se entiende por sistema un conjunto de elementos en interacción que, siendo susceptible de ser dividido en partes, adquiere entidad precisamente en la medida en que tales partes se integran en la totalidad. VERDADERO

4. El enfoque sistémico de estudio de la naturaleza es parcelador y reduccionista, concentrándose en los elementos (estudia las partes del conjunto y sus límites), basándose en los detalles. En la investigación científica, se modifican las variables una a una, y la comprobación de los hechos se realiza a través de la experimentación, lo que conduce a un estudio de la realidad por disciplinas especializadas (es la manera actual de trabajar el conocimiento científico). FALSO

5. Las variables dependientes son aquellas variables objeto de estudio cuyos valores pueden experimentar cambios como consecuencia de las variaciones de otras variables (independientes). VERDADERO

6. Las propiedades generales de la materia, como la masa y la densidad, nos permiten identificar sustancias. Las propiedades que sirven para identificar las sustancias se denominan propiedades características. FALSO

7. Sobre el volumen de los sólidos y los líquidos influye la temperatura, pero no sobre los gases. FALSO

8. Las condiciones a tener en cuenta en la medición de volúmenes de líquidos son: el instrumento de medida adecuado (precisión y exactitud), superficie horizontal y en reposo, corregir el efecto de paralaje en la lectura de la medida y corregir el efecto de menisco en la lectura de medida. FALSO

9. La densidad es una relación constante entre la masa de un sistema material y el espacio que ocupa. Se determina con el cociente entre el volumen que posee el sistema material y su masa. FALSO

10. Las mezclas heterogéneas o uniformes son aquellas en las que la composición de la muestra varía de un punto a otro. FALSO

11. La filtración se utiliza para separar mezclas heterogéneas sólido-líquido. VERDADERO

12. La cristalización se utiliza para separar mezclas homogéneas o disoluciones. Se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla. FALSO

13. La evaporación es el paso de líquido a gas a cualquier temperatura. Solo ocurre en la superficie del líquido y no cambia la apariencia tranquila del mismo. VERDADERO

14. Durante el cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura no varía, pero debemos continuar calentando o enfriando. El calor que proporcionamos o que retiramos recibe el nombre de calor latente de fusión o de vaporización, según el cambio de estado del que se trate. FALSO

15. La densidad se obtiene mediante la fórmula de la masa dividida por el volumen. Como el agua mineral que llena una botella de litro y medio tiene más masa y más volumen que el mismo tipo de agua mineral que llena una botella de medio litro, la densidad en el agua de la botella de un litro y medio será mayor (en las mismas condiciones de temperatura y presión). VERDADERO

16. La evaporación es el proceso de cambio de estado de líquido a gas que ocurre después de que la sustancia haya alcanzado su punto de ebullición. VERDADERO

17. Un ejemplo de construcción de conocimiento científico es: tras la comprobación de que la presión aumenta en los oídos cuando una persona se sumerge en el agua, se puede generalizar una teoría con la que se explique que el taponamiento de los oídos al subir a una montaña se debe a un aumento de presión atmosférica. VERDADERO

18. Las mezclas están formadas por diversas sustancias que no reaccionan químicamente entre sí y pueden descomponerse por métodos físicos. La mayor parte de los sistemas materiales del medio son mezclas. VERDADERO

19. La ciencia básica o pura es la ciencia desde el punto de vista subjetivo y en la intuición de la persona. Un ejemplo sería el pensamiento de los niños pequeños y sus ideas de la naturaleza. FALSO

20. Una disolución compuesta por una sustancia sólida (por ejemplo, sal común) y una sustancia líquida (por ejemplo, agua) no se puede separar por la técnica de la filtración: al echar la mezcla por el papel del filtro, este dejará pasar la sustancia líquida y la sólida disuelta. FALSO

21. La decantación es un proceso que permite la separación de mezclas heterogéneas de sustancias líquidas inmiscibles en función de su densidad, como ocurre entre el aceite y el agua, por la menor densidad del aceite. VERDADERO

22. Las nubes son resultado de la condensación del vapor de agua en el aire y están constituidas por pequeñas gotitas de agua líquida. VERDADERO

23. La materia cambia de estado según la temperatura a la que se encuentre. El cambio de sólido a líquido se llama fusión y necesita, para que se produzca, ganancia de energía térmica. VERDADERO

24. La filtración es una técnica de separación de mezclas heterogéneas que permite separar un sólido suspendido o no disuelto de un líquido. VERDADERO

25. En una misma mezcla donde aparezcan agua, etanol, limadura de hierro y arena, las técnicas de separación de mezclas para aislar cada una de ellas serían: filtración, magnetismo y destilación. FALSO

26. La densidad es una propiedad característica de la materia, por lo que, para una misma sustancia pura, el valor de densidad es único y constante y se mantendrá tanto si la sustancia se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso. FALSO

27. Ciencia como producto es el conjunto de conocimientos científicos adquiridos, acumulados en tratados, revistas especializadas, libros, etc., y sistematizados en forma de hechos científicos, leyes, generalizaciones, etc. VERDADERO

28. Pensamiento científico y pensamiento cotidiano coinciden en que justifican y argumentan en base a razonamientos que relacionan el hecho estudiado con otros, y requieren encontrar datos que sean precisos y cuantificables. FALSO

29. Una sustancia pura es la que está formada por un solo tipo de sustancia con una composición química determinada y no puede descomponerse por métodos físicos (filtración, tamizado, destilación, etc.). VERDADERO

30. La decantación es un proceso que permite la separación entre el agua y el aceite por la mayor densidad del agua (o menor densidad del aceite). VERDADERO

31. Una investigación científica no parte de cero: el problema o tema de estudio debe estar sustentado en un marco teórico o cuerpo específico de conocimiento, al que también se denomina producto. VERDADERO

32. En el diseño experimental, la variable independiente es sobre la que se estudia la influencia de otras variables, y la variable dependiente es la que se controla para que no influya en las variables de estudio. VERDADERO

33. La ciencia aplicada tiene un objetivo pragmático. Aplica conocimientos procedentes de las ciencias puras, de una o varias áreas, pero igualmente genera nuevo conocimiento científico para la resolución de problemas prácticos, de las necesidades humanas o con fines de desarrollo tecnológico. VERDADERO

34. Se denomina variable a aquellas características, propiedades o dimensiones de la realidad que cambian. Algunas variables pueden estar influidas por los cambios de otras. En una realidad investigada, algunas de las variables suponen el objeto de estudio y, por tanto, están presentes en el enunciado de la hipótesis. VERDADERO

35. El calor que gana una sustancia mientras se produce el cambio de estado de sólido a líquido recibe el nombre de calor latente de fusión, cuya temperatura coincide con la del punto de fusión de la sustancia. VERDADERO

36. La masa y el volumen son propiedades generales de la materia, porque puede haber sustancias diferentes que tengan la misma masa o el mismo volumen. VERDADERO

37. Para la precisión y exactitud en la medición de volúmenes de líquidos, hay que escoger instrumentos volumétricos como la probeta o la bureta, y rechazar otros como el Erlenmeyer o el vaso de precipitados para mediciones precisas. FALSO

38. Durante el cambio de estado de una sustancia pura (de sólido a líquido y de líquido a gas), la temperatura no varía, pero el sistema material sigue ganando energía calorífica. El calor que recibe en esos momentos se denomina calor latente de fusión o de vaporización, según el cambio de estado del que se trate. VERDADERO

39. Lo que caracteriza la actividad científica es la existencia de un método científico único y universal para responder a las preguntas que se plantean para conocer el mundo y el universo. Este se inicia en la observación de hechos y finaliza con el enunciado de leyes y principios científicos. FALSO

40. Las disoluciones son mezclas homogéneas. VERDADERO

41. Los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene, se comprimen con dificultad, por lo que su volumen es casi constante. Son más densos que los gases y pueden fluir. VERDADERO

42. La materia cambia de estado según la temperatura a la que se encuentra. El cambio de sólido a gas se llama sublimación. VERDADERO

43. La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La unidad de masa en el S.I. es el kg. VERDADERO

44. Si la temperatura disminuye, los sólidos y los líquidos se contraen. VERDADERO

45. Cero grados centígrados equivalen a 273 grados Kelvin. VERDADERO

46. La densidad de un cuerpo depende de la masa y el volumen. VERDADERO

47. La masa y el volumen son propiedades generales de la materia, porque puede haber sustancias diferentes que tengan la misma masa o el mismo volumen. VERDADERO

48. La materia se presenta en porciones limitadas que reciben la denominación general de sistemas materiales. Si además tienen una forma definida, se llaman cuerpos. VERDADERO

49. El método científico no es único ni exclusivo y responde a un proceso que se inicia en el marco teórico establecido con un problema. Parte de un primer modelo explicativo y sigue con un conjunto de actividades que conducen a aceptarlo o rechazarlo. VERDADERO

50. Sobre el volumen de los sólidos y los líquidos influye la temperatura, pero no sobre los gases. FALSO

51. Para medir el volumen de los líquidos se utilizan distintos instrumentos, entre ellos la probeta, el vaso de precipitados, el destilador. FALSO

52. Las condiciones a tener en cuenta en la medición de líquidos son: el instrumento de medida adecuado (precisión y exactitud), superficie horizontal y en reposo, corregir el efecto de paralaje en la lectura de la medida y corregir el efecto del menisco en la lectura de la medida. FALSO

53. Las propiedades generales de la materia, como la masa y la densidad, no permiten identificar sustancias. Las propiedades que sirven para identificar las sustancias se denominan propiedades características. FALSO

54. La densidad es una relación no constante entre la masa de un sistema material y el espacio que ocupa. Se determina con el cociente entre la masa que posee el sistema material y su volumen. FALSO

55. La ciencia es una actividad individual, inserta en un contexto social, y es una actividad pura, realizada por personas neutrales. FALSO

56. La unidad de medida de la densidad en el S.I. es el gramo por metro cúbico. FALSO

57. La densidad de un sistema material no varía con la temperatura. FALSO

58. El valor de la densidad es característico de cada sustancia pura en unas condiciones dadas de temperatura o de presión, pero dependerá de la cantidad de sustancia o el tamaño del sistema. VERDADERO

59. Pueden existir dos sustancias con la misma densidad. FALSO

60. Tres tornillos del mismo material, acero, pero de diferente tamaño. Si se encuentran bajo las mismas condiciones de presión y temperatura, no tendrán la misma densidad. FALSO

61. Las mezclas heterogéneas o uniformes son aquellas en las que la composición de la muestra varía de un punto a otro. FALSO

62. La solubilidad no depende de la temperatura. FALSO

63. Las disoluciones concentradas son aquellas que a una temperatura determinada no pueden seguir admitiendo más soluto. Si la temperatura aumenta, la capacidad para admitir más soluto aumenta. FALSO

64. Una aleación es una mezcla heterogénea de dos o más metales o de un metal con otro componente sólido como el carbón. FALSO

65. La decantación es un proceso que se utiliza para separar mezclas heterogéneas de sustancias líquidas inmiscibles y de diferente densidad. VERDADERO

66. La decantación es un proceso que se utiliza para separar mezclas heterogéneas de sustancias líquidas inmiscibles y de igual densidad. FALSO

67. La decantación es un proceso que se utiliza para separar mezclas homogéneas de sustancias líquidas miscibles y de diferente densidad. FALSO

68. La filtración se utiliza para separar mezclas heterogéneas sólido-líquido miscibles. FALSO

69. La decantación es un proceso que se utiliza para separar mezclas heterogéneas de sustancias líquidas inmiscibles y de diferente densidad. VERDADERO

70. La filtración se utiliza para separar mezclas heterogéneas sólido-líquido. VERDADERO

71. La cristalización se utiliza para separar mezclas homogéneas o disoluciones de sólido en líquido. VERDADERO

72. La destilación se utiliza para separar líquidos en mezclas homogéneas o disoluciones. Se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla. VERDADERO

73. El paso de un estado de agregación a otro es bastante común en la naturaleza y depende fundamentalmente de la temperatura y también de la presión. VERDADERO

74. La materia cambia de estado según la temperatura a la que se encuentra. El cambio de gas a líquido se llama condensación o licuefacción y necesita que se produzca pérdida de energía. VERDADERO

75. La materia cambia de estado según la temperatura a la que se encuentra. El cambio de gas a líquido se llama condensación o licuefacción. VERDADERO

76. La materia cambia de estado según la temperatura a la que se encuentra. El cambio de sólido a líquido se llama fusión y necesita, para que se produzca, ganancia de energía. VERDADERO

77. La evaporación es el paso de líquido a gas a cualquier temperatura. Solo ocurre en la superficie del líquido y no cambia la apariencia tranquila del mismo. VERDADERO

78. Durante el cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura no varía, pero debemos continuar calentando o enfriando. VERDADERO

79. El pensamiento o conocimiento científico posee las siguientes características: Es distanciado, objetivo y profundo. Es una actividad organizada y reflexiva. Busca una coherencia lógica. Los conceptos son definidos claramente. Se busca verificar los hechos. Utiliza métodos y estrategias específicas. VERDADERO

Conceptos Fundamentales de la Ciencia y la Naturaleza

Definición de Ciencia

La ciencia se define como un conjunto de saberes adquiridos sistemáticamente que se basa en la investigación, la observación, la experimentación y el análisis de datos para adquirir e incrementar el conocimiento. Este conjunto de saberes abarca diversas disciplinas y campos de estudio, formulando hipótesis que, al ser verificadas, generan resultados adecuados a la investigación y pueden llegar a ser teorías. La ciencia contribuye al desarrollo de tecnologías y modelos en áreas variadas, con el propósito fundamental de comprender y avanzar en la interpretación de los fenómenos naturales y sociales. Impulsada por un razonamiento lógico y ordenado, la ciencia juega un papel esencial en la innovación y en la capacidad de anticipar y modelar el futuro.

Clasificación de Ciencias

• Ciencia formal: Se fundamenta en el razonamiento lógico, creando formas teóricas ideales y abstractas, no necesariamente relacionadas con hechos de la realidad. Comprueban su coherencia lógica mediante el razonamiento de supuestos o axiomas (ej. Matemáticas, Lógica).
• Ciencia fáctica: Busca la coherencia entre los hechos que suceden en la naturaleza y el universo (información sobre la realidad estudiada), y la representación mental (teorías, leyes, principios, hipótesis) que se pueden tener acerca de los mismos, mediante procedimientos específicos y variados de verificación (ej. Química, Física, Geología, Biología, Medicina, Ingenierías, etc.).

Diferentes Tipos de Ciencias

• Ciencia básica o pura: Con un objetivo cognitivo. Genera conocimiento científico sobre los principios fundamentales de la naturaleza y el universo, con la finalidad de incrementar el saber (ej. Física, Química, Biología, Geología).
• Ciencia aplicada: Con un objetivo pragmático. Aplica conocimientos procedentes de las ciencias puras, de una o varias áreas, pero igualmente genera nuevo conocimiento científico para la resolución de problemas prácticos, de las necesidades humanas o con fines de desarrollo tecnológico (ej. Ingenierías, Medicina, Veterinaria, Farmacia).

¿Qué es la Ciencia?

La ciencia es un conjunto de conocimientos organizados sistemáticamente, obtenidos mediante observación, razonamiento y experimentación, con el fin de explicar y predecir fenómenos del mundo natural. No debe confundirse con el saber común, que es espontáneo y subjetivo.

Tipos de Ciencia

• Formales: Abstractas, sin verificación empírica (ej. Matemáticas).
• Fácticas: Verificables por la experiencia (ej. Física, Química, Biología).
• Puras: Buscan comprender principios fundamentales (ej. Física).
• Aplicadas: Usan esos conocimientos para resolver problemas prácticos (ej. Medicina, Ingeniería).

Método Científico

1. Observación de un fenómeno.
2. Planteamiento del problema.
3. Formulación de hipótesis.
4. Experimentación y recogida de datos.
5. Análisis y verificación.
6. Conclusión y comunicación.

Ciencia como Proceso y como Producto

• Producto: Conocimiento acumulado (leyes, teorías).
• Proceso: Actividad investigadora que genera ese conocimiento.

Diferencia con el Conocimiento Ordinario

• Conocimiento Ordinario: Subjetivo, personal, directo. No usa método científico. Ligado a la experiencia diaria.
• Conocimiento Científico: Objetivo, verificable, sistemático. Usa métodos específicos. Busca explicación general.

Enfoques de Estudio

• Analítico: Separa las partes del sistema para analizarlas.
• Sistémico: Estudia el sistema como un todo y sus relaciones.

Concepto y Propiedades de la Materia

Concepto de Materia

Es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Se manifiesta en forma de cuerpos y sistemas materiales con propiedades como:

• Masa (kg): Cantidad de materia.
• Volumen (m³ o L): Espacio que ocupa.
• Densidad (g/cm³): Masa por unidad de volumen.

Estados de la Materia

• Sólido: Forma y volumen fijos.
• Líquido: Forma variable, volumen constante.
• Gas: Forma y volumen variables.

Cambios de Estado (Según Temperatura o Presión)

• Fusión
• Solidificación
• Vaporización
• Condensación
• Sublimación
• Sublimación inversa

Composición de la Materia

• Sustancias puras:
  • Elementos (ej. Fe, O₂)
  • Compuestos (ej. H₂O)
• Mezclas:
  • Homogéneas: Composición uniforme (ej. aire, sal en el agua).
  • Heterogéneas: Componentes visibles (ej. agua con arena).

Métodos de Separación

• Tamizado
• Decantación
• Filtración
• Centrifugación
• Cristalización
• Destilación
• Cromatografía

Disoluciones

Mezcla homogénea de soluto y disolvente. Clasificadas por concentración:

• Diluidas
• Concentradas
• Saturadas
• Sobresaturadas

La Energía: Conceptos y Transformaciones

Concepto de Energía

Capacidad de realizar trabajo o provocar cambios. Presente en todos los procesos físicos, químicos y biológicos.

Formas de Energía

• Mecánica (cinética y potencial)
• Térmica
• Eléctrica
• Química
• Nuclear
• Electromagnética

Transformaciones y Conservación

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma (principio de conservación). En cada transformación, parte de la energía se degrada (ej. en forma de calor).

Fuentes de Energía

• Renovables: Solar, eólica, hidroeléctrica, biomasa, geotérmica.
• No renovables: Combustibles fósiles (petróleo, carbón), energía nuclear.

Introducción a los Seres Vivos

Seres Vivos

Un ser vivo es un sistema material con organización celular, capaz de realizar nutrición, relación y reproducción.

Características Principales

• Composición química específica: Compuestos orgánicos e inorgánicos (agua, sales, glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).
• Organización: Desde la célula (unidad básica) hasta tejidos, órganos y sistemas.
• Sistema abierto: Intercambian materia, energía e información con el entorno.
• Homeostasis: Regulan su medio interno.
• Evolución: Cambian genéticamente a lo largo del tiempo (biodiversidad).
• Ciclo vital: Nacimiento → desarrollo → reproducción → muerte.

Tipos de Células

• Procariotas: Sin núcleo (ej. bacterias).
• Eucariotas: Con núcleo (ej. plantas, animales, hongos…).

Funciones Vitales

• Nutrición:
  • Autótrofa: Elaboran su propio alimento (ej. plantas).
  • Heterótrofa: Lo obtienen del entorno (ej. animales).
• Relación: Detectan estímulos y reaccionan.
• Reproducción:
  • Asexual: Un progenitor.
  • Sexual: Dos progenitores.

Clasificación y Formación de las Rocas

Las Rocas

Una roca es un agregado natural de minerales, vidrio volcánico o material orgánico consolidado que forma parte de la corteza terrestre. Pueden estar compuestas por uno o más minerales y se clasifican según su origen.

Rocas Ígneas

Se forman por el enfriamiento y solidificación del magma o lava. Ejemplos:

• Granito (enfriamiento lento del magma, roca plutónica).
• Basalto (enfriamiento rápido de la lava, roca volcánica).
• Obsidiana (lava enfriada muy rápidamente, tiene aspecto vítreo).

Rocas Sedimentarias

Se forman por la acumulación y compactación de sedimentos (fragmentos de otras rocas, restos orgánicos, minerales disueltos). Ejemplos:

• Arenisca (formada por granos de arena compactados).
• Caliza (formada por restos de organismos marinos y carbonato de calcio).
• Conglomerado (fragmentos grandes de roca cementados entre sí).

Rocas Metamórficas

Se forman a partir de otras rocas que han sido sometidas a altas presiones y temperaturas, sin llegar a fundirse. Ejemplos:

• Mármol (proviene de la caliza).
• Pizarra (proviene de la arcilla o lutita).
• Gneis (proviene del granito).