Del hielo al agua y del agua al hielo
Lo que vas a aprender
- Explicar que el hielo se derrite (fusión) cuando su temperatura sube, y que el agua se congela (solidificación) cuando su temperatura baja a 0 °C.
- Predecir qué le pasa a un cubo de hielo al sol, a la sombra o en la nevera.
- Interpretar una gráfica de los minutos que tardaron unos cubos de hielo en derretirse.
- Explicar que el hielo derretido es la misma agua, en otro estado.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
En el recreo compras una paleta de agua. Está dura y fría. Si te demoras en comerla, empieza a gotear. Al rato solo queda el palito y un charquito.
¿Por qué se derrite? ¿Cómo se hizo dura en la tienda? Hoy vas a ver cómo el agua cambia de hielo a líquido, y de líquido a hielo.
Explicación
El hielo también es agua
El hielo es agua en estado sólido: es dura y tiene forma. El agua de la llave es agua en estado líquido: se riega y toma la forma del vaso. Es el mismo material. Solo cambió su estado.
Del hielo al agua: la fusión
Cuando un cubo de hielo está en un lugar más caliente que él, su temperatura sube. Al llegar a 0 °C empieza a derretirse y se vuelve agua líquida. Este cambio se llama fusión.
El aire, el sol o tu mano están más calientes que el hielo. Ellos le pasan calor al hielo. Por eso se derrite. No le entra frío: el frío no es algo que entre o salga. Tu mano se siente fría porque le pasa calor al hielo.
Del agua al hielo: la solidificación
El adulto pone un vasito con agua en el congelador, que está muy frío. La temperatura del agua baja y baja. Cuando llega a 0 °C, el agua empieza a volverse hielo. Este cambio se llama solidificación. Así se hacen las paletas y los cubos de hielo.
El agua pasa de sólido a líquido cuando su temperatura sube, y de líquido a sólido cuando baja.
Sube la temperatura del hielo y mira en qué grado se vuelve agua líquida; después bájala.
El experimento de los cubos de hielo
El grupo de Felipe puso cuatro cubos de hielo iguales en cuatro platos iguales, al mismo tiempo: uno al sol en el patio, uno a la sombra en el patio, uno dentro del salón y uno en la nevera, que el adulto abrió y cerró. Los pusieron antes del recreo y siguieron mirando después. Con el reloj del salón anotaron cuántos minutos tardó cada uno en derretirse todo. En la nevera, después de 90 minutos todavía quedaba hielo.
Cuidado: no toques el hielo mucho rato, y no mires al sol. La nevera la abre el adulto.
Minutos que tardó en derretirse todo cada cubo de hielo del grupo de Felipe (datos inventados). El de la nevera no aparece: no alcanzó a derretirse.
El vasito en el congelador
El adulto metió en el congelador un vasito con agua y un termómetro de líquido rojo. Cada 20 minutos abrió la puerta y el grupo leyó la temperatura.
| Lectura | Temperatura del agua | ¿Cómo estaba? |
|---|---|---|
| 1.ª | 20 °C | líquida |
| 2.ª | 12 °C | líquida |
| 3.ª | 6 °C | líquida |
| 4.ª | 2 °C | líquida y muy fría |
| 5.ª | 0 °C | empezaba a tener hielo |
Ideas que confunden
«El hielo se derrite porque le entra frío.» No. Se derrite porque lo de alrededor, más caliente, le pasa calor y su temperatura sube.
«El agua del plato es otra cosa distinta del hielo.» Es la misma agua, ahora líquida. Si la llevas al congelador, vuelve a ser hielo.
Ejemplo resuelto
Al sol y en el salón
Mira la gráfica. El cubo al sol tardó 25 minutos en derretirse y el del salón 55 minutos. ¿Cuántos minutos más tardó el del salón? ¿Por qué?
Ver la solución paso a paso
Restamos el tiempo menor del mayor: $55 - 25$
El del salón tardó $30$ minutos más.
Al sol le llega más calor, y su temperatura sube más rápido. Por eso se derritió primero.
Respuesta: Tardó 30 minutos más. Al sol, el hielo recibe más calor y se derrite más rápido.
Ejemplo resuelto
El vasito se enfría
Mira la tabla del congelador. En la 1.ª lectura el agua marcaba 20 °C y en la 5.ª, 0 °C. ¿Cuántos grados bajó? ¿Qué le pasó al agua?
Ver la solución paso a paso
Restamos la última lectura de la primera: $20 - 0$
El agua bajó $20$ grados.
Al llegar a 0 °C, el agua empezó a volverse hielo: es la solidificación.
Respuesta: Bajó 20 °C. Al llegar a 0 °C empezó a congelarse.
Ejemplo resuelto
El hielo en la mano
Dani sostiene un cubo de hielo en la mano un momento. El hielo gotea y la mano se siente fría. ¿Qué está pasando?
Ver la solución paso a paso
La mano está más caliente que el hielo.
La mano le pasa calor al hielo. La temperatura del hielo sube y se derrite: es la fusión.
La mano se siente fría porque está perdiendo calor. Al hielo no le entró frío.
Respuesta: La mano le pasa calor al hielo, y el hielo se derrite. Por eso la mano se enfría. Mejor soltar el hielo pronto.
Práctica
La profe pone un vaso con agua en un lugar donde el termómetro marca menos de 0 °C. ¿Qué crees que pasará?
El agua se congela a 0 °C. En un lugar más frío que eso, su temperatura baja hasta 0 °C y se vuelve hielo: es la solidificación.
¿Por qué se derrite un cubo de hielo en tu mano?
La mano está más caliente que el hielo y le pasa calor. La temperatura del hielo sube y se derrite. El frío no entra ni sale.
Un cubo de hielo se derritió en un plato. ¿Qué es lo que quedó en el plato?
El hielo es agua sólida. Al derretirse, se vuelve agua líquida. Si la llevas al congelador, vuelve a ser hielo.
Sofía deja su paleta de agua en la lonchera, al sol, toda la mañana. ¿Qué encuentra al mediodía?
Al sol, la temperatura de la paleta sube por encima de 0 °C y se derrite: es la fusión. Queda agua líquida en la bolsa.
Mira la gráfica de los cubos de hielo. ¿Cuántos minutos más tardó en derretirse el cubo de la sombra que el del sol?
A la sombra tardó 45 minutos y al sol 25. De 45 quitamos 25: 20 minutos más.
Mira la gráfica. ¿Cuántos minutos más tardó el cubo del salón que el de la sombra?
En el salón tardó 55 minutos y a la sombra 45. 55 − 45 = 10 minutos. El 100 sale de sumar.
Mira la gráfica. ¿Verdadero o falso? El cubo del salón se derritió en menos minutos que el de la sombra.
En el salón tardó 55 minutos y a la sombra 45. El del salón tardó más: es falso. Ese día, el aire del patio a la sombra estaba más caliente que el del salón.
Mira la tabla del congelador. ¿Cuántos grados bajó el agua entre la 1.ª y la 2.ª lectura?
En la 1.ª lectura marcaba 20 °C y en la 2.ª, 12 °C. 20 − 12 = 8 grados.
Mira la tabla del congelador. En la 3.ª lectura el agua seguía líquida. ¿Cuántos grados le faltaban todavía para llegar a 0 °C y empezar a congelarse?
En la 3.ª lectura marcaba 6 °C. Para llegar a 0 °C tenía que bajar 6 grados más.
Reto
¿Fusión o solidificación? Lleva cada caso a su canasta.
Piensa si el agua pasa de sólido a líquido, o de líquido a sólido.
Reto
Abre el candado con la gráfica y la tabla.
Mira la gráfica de los cubos de hielo y la tabla del congelador.
Cierre
En resumen
El hielo es agua en estado sólido. Al derretirse, sigue siendo la misma agua.
Cuando la temperatura del hielo sube, se derrite y se vuelve líquido. Es la fusión.
Cuando la temperatura del agua baja hasta 0 °C, se congela. Es la solidificación.
El hielo se derrite porque lo de alrededor le pasa calor, no porque le entre frío.
Al sol, el hielo se derrite más rápido que a la sombra o dentro del salón.
Vocabulario
- Fusión
El cambio de sólido a líquido. El hielo se derrite y se vuelve agua.
- Solidificación
El cambio de líquido a sólido. El agua se congela y se vuelve hielo.
- Congelarse
Volverse hielo. El agua se congela a 0 °C.
- Estado
La forma en que está un material: sólido, líquido o gas. El hielo es agua en estado sólido.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Muestre un cubo de hielo en un plato. Pregunte qué le va a pasar y por qué. Anote las ideas en el tablero, también las de «le entra frío».
- Explicación · 12 min — Lea el texto con la figura de la fusión y la solidificación. Resuelva los tres ejemplos con la gráfica y la tabla. Insista en que el hielo derretido es la misma agua.
- Práctica · 23 min — Un cubo normal tarda casi una hora en derretirse a la sombra: use cubos pequeños (de cubeta pequeña o hielo picado, una cucharada por plato) o ponga los platos antes del recreo y siga el registro después. Cada grupo pone cubos iguales en platos iguales: al sol, a la sombra, dentro del salón y en la nevera (usted la abre). Se miran cada cinco minutos sin tocar el hielo, y sin mirar al sol; se anota la hora en que cada plato queda sin hielo. Mientras tanto, preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Comparen qué cubo se derritió primero. Pregunte qué pasaría si pusieran el agua del plato en el congelador.
Preguntas para el salón
- ¿Por qué el hielo de la nevera tarda tanto en derretirse?
- Si envuelves un cubo de hielo en un trapo, ¿se derretirá más rápido o más despacio al sol? ¿Por qué crees?
- ¿Por qué las paletas se guardan en el congelador de la tienda?
Errores típicos
- Creer que el hielo se derrite porque le entra frío, o que el frío sale del hielo. Pregunte quién está más caliente, la mano o el hielo. Lo caliente le pasa calor a lo frío: la mano se enfría porque pierde calor.
- Pensar que el hielo derretido es otra sustancia o que el agua se pierde. Lleve el agua del plato al congelador y muestre al día siguiente que vuelve a ser hielo.
- Creer que el agua se congela con cualquier frío, aunque esté por encima de 0 °C. Muestre la tabla: a 2 °C el agua seguía líquida. Recién a 0 °C empezó a tener hielo.
- Confundir derretirse con disolverse, como el azúcar en el agua. Muestre que el hielo se derrite solo en un plato seco, sin agua alrededor: no se mezcla con nada, solo cambia de sólido a líquido.
Tarea sugerida
Con un adulto, poner un vasito de agua en el congelador y mirarlo cada media hora, sin tocarlo. Dibujar cómo cambia hasta volverse hielo. Después dejarlo en un plato y dibujar cómo se derrite.