CLASE 3A RESOLVIENDO PROBLEMAS

Siempre que enfrentemos la resolución de un problema tanto en Física como en QUÍMICA, deben leerlo completo y tratar de imaginar lo que ocurre ya se que es difícil sobre todo en los problemas de la química porque son son fenómenos microscópicos o incluso submicroscópicos, y los de la física son mas de lo observable a simple vista en general. Bien una vez que hemos leído y re-leído el problema y conocemos que es lo que nos pide, analizamos los datos o variables que nos brinda el problema, los que están en forma explícita y los que están en forma implícita.

El método científico, se utiliza para que las investigaciones sean corroborables y también sirven para resolver problemas.

Veamos ahora un ejemplo extractado del Libro Raimond Chang 10 ed.
La desaparición de los dinosaurios

Los dinosaurios predominaron en la Tierra durante millones de años y luego desaparecieron repentinamente. a fin de resolver este misterio, los paleontólogos estudiaron fósiles y esqueletos encontrados en las rocas de diversas capas de la corteza terrestre. Sus descubrimientos les permitieron identificar especies que existieron en el planeta durante periodos geológicos específicos. además, revelaron la ausencia de esqueletos de dinosaurios en las rocas formadas inmediatamente después del periodo cretácico, que data de hace 65 millones de años. Por tanto, se supone que los dinosaurios se extinguieron hace 65 millones de años. Entre las muchas hipótesis planteadas para explicar su desaparición, se cuentan alteraciones de la cadena alimentaria y un cambio brusco del clima resultante de erupciones volcánicas violentas. Sin embargo, no se tenían datos convincentes en favor de ninguna hipótesis sino hasta 1977. Fue enton- ces cuando un grupo de paleontólogos que trabajaba en italia obtuvo algunos datos desconcertantes en un sitio cercano a Gubbio. El análisis químico de una capa de arcilla depositada por arriba de sedimentos formados durante el periodo cretácico (y, por tanto, una capa que registra lo ocurrido después de ese periodo) mostró un contenido sorprendentemente alto del elemento iridio (ir), poco común en la corteza terrestre y comparativamente abundante en asteroides. Esa investigación llevó a la hipótesis de que la extinción de los dinosaurios ocurrió como sigue. a fin de explicar la cantidad de iridio encontrada, los científicos plantearon que un gran asteroide, de varios kilómetros de diámetro, impactó la Tierra en la época de la desaparición de los dinosaurios. Dicho impacto debe haber sido tan fuerte que literalmente vaporizó una gran cantidad de rocas, suelo y otros objetos circundantes. El polvo y desechos resultantes flotaron en la atmósfera y bloquearon la luz solar durante meses o quizás años. a falta de luz solar abundante, muchas de las plantas no pudieron crecer, y el registro fósil confirma que, de hecho, muchos tipos de plantas se extinguieron en esa época. De tal suerte, por supuesto que muchos animales herbívoros perecieron y, a su vez, los carnívoros sufrieron hambre. La carencia de fuentes de alimento al parecer afectaba a los grandes animales, que necesitaban grandes volúmenes de comida, más rápida y notablemente que a los ani- males más pequeños. así pues, los enormes dinosaurios, de los cuales el más grande habría pesado hasta 30 toneladas, desaparecieron a falta de alimento.
Indicios químicos
1. ¿De qué manera el estudio de la extinción de los dinosaurios ilustra el método científico?
2. Plantee dos maneras en las que podría comprobar la hipótesis de la colisión del asteroide.
3. En su opinión, ¿se justifica referirse a la explicación del asteroide como la teoría de la extinción de los dinosaurios?
4. La información disponible hace pensar que casi 20% de la masa del asteroide se convirtió en polvo y se distribuyó uniformemente sobre la Tierra después de descender de la atmósfera supe- rior. La cantidad de polvo fue de casi 0.02 g/cm2 de la superficie terrestre. Es muy probable que el asteroide haya tenido una densidad cercana a 2 g/cm3. calcule la masa (en kilogramos y en toneladas) del asteroide y su radio en metros, en el supuesto de que era una esfera. (El área de la Tierra es de 5.1 × 10^14 m2; 1 lb = 453.6 g.) (Fuente: Consider a Spherical Cow—A Course in Environmental Problem Solving, de J. Harte, university Science Books, mill Valley, ca 1988. con autorización.)

De esta cuestión la que resolveremos es el punto 4.
Lo primero que debemos hacer es extraer los datos y pasar a una misma unidad:
0.02 g/cm2 x 1cm2/1x10^-4m2=200g/m2
para calcular la masa de esa cantidad de polvo multiplicamos por la superficie o área de la tierra que es de 5,1x10^14m2.
Masa de polvo depositado= 200g/m2 x 5,1x10^14m2= 1,02x10^17g
la masa obtenida es el 20% de la masa total del asteroide por lo tanto por regla de tres simples podemos calcular la masa total:
Masa total=1,02x10^17g x 100%/20%= 5,1x10^17 g
Una vez obtenida la masa total del asteroide, podremos considerar esta información como dato, para hallar el radio del asteroide si suponemos que era esférico.
Como dato tenemos la densidad 2g/Cm3 y la masa recién calculada, por lo tanto de la fórmula de densidad podemos calcular el Volumen que ocupa esa cantidad de masa con esa densidad_
densidad=masa x volumen, por lo tanto V= masa/ densidad.
para poder operar debemos pasar la unidad de densidad a g/m3 por método del factor unitario.
remplazamos los datos: V= 5,1x10^17 g/2x10^6g/m3=2,55x10^11m3
Con el dato del Volumen y Suponiendo que es una esfera, podemos deducir el radio de la fórmula de volumen de un esfera que es V(esfera)=4/3x π x r3.
Despejamos el radio reemplazamos los datos y obtendremos el resultado pedido en el problema.

Como habíamos visto en el post anterior el átomo tiene partículas y sub-partículas cuyas dimensiones se calcularon en:

Para resolver el problema 2.7 debemos tener en cuenta que el diámetro es la distancia que hay de un punto del circulo a otro opuesto pasado por el cetro.

Con estos datos se puede calcular la cantidad de átomos que podrán alinearse uno al lado del otro en 1 cm, por regla de tres simples.

Para resolver el problema 2.8. Multiplicamos el radio del núcleo por 10000 para calcular el radio del Átomo, ese resultado se pasa a millas por método del factor unitario.