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Ciencias Naturales 5° · 2024
Libro de Ciencias Naturales 5 EGB

Ministerio de Educación del Ecuador

58/85

Plasma, el cuarto estado de la materia: lectura, comprensión y actividades

📄 ejercicios ciencias-naturales 🎓 primaria · 5° EGB Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

Plasma = gas ionizado con electrones libres y alta conductividad. Al energizar un gas se ioniza y se vuelve plasma. Auroras boreales (norte) y australes (sur). La ciencia mejora la calidad de vida. Usos: pantallas, lámparas, soldadura. Protección: refugio cerrado, sin aparatos eléctricos. El plasma activa la pantalla del celular por un campo eléctrico.

📚 exercise ciencias-naturales ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 8 min lectura

Solución — Página 58

Ciencias Naturales 5° · 2024

1
Ejercicio 1

¿Cómo definirías el estado de plasma?

  1. Partimos del gas: si a un gas se le aporta energía, los átomos se ionizan, es decir, pierden o ganan electrones que pasan a circular libremente.
  2. Ese conjunto de iones y electrones libres constituye un fluido parecido a un gas, pero con alta conductividad eléctrica.
  3. Definición: el plasma es un gas ionizado, de alta conductividad eléctrica, formado por átomos cuyos electrones circulan libremente.
Respuesta

El plasma es un gas que ha sido ionizado: sus átomos pierden electrones, que circulan libremente, y el conjunto presenta alta conductividad eléctrica.

2
Ejercicio 2

¿Qué sucede si se incrementa la energía de un gas, por ejemplo, con una descarga eléctrica?

  1. La descarga eléctrica aporta energía al gas.
  2. Esa energía arranca electrones a los átomos: el gas se ioniza.
  3. El gas ionizado con electrones libres es plasma; por eso el plasma es un estado de alta energía.
Respuesta

El gas se convierte en plasma, porque el incremento de energía ioniza los átomos y libera electrones que circulan libremente.

3
Ejercicio 3

¿En qué se diferencian las auroras boreales y las auroras australes?

  1. Ambas son fenómenos atmosféricos producidos por la interacción del viento solar con átomos y moléculas ionizados de la atmósfera.
  2. La diferencia es la ubicación: boreales en el hemisferio norte, australes en el hemisferio sur.
  3. Causa de los colores: el verde y los tonos amarillentos corresponden a la excitación del oxígeno; la luz azulada y los tonos púrpuras y rojizos, a la excitación del nitrógeno.
Respuesta

Las auroras boreales se observan en el hemisferio norte (polo norte) y las australes en el hemisferio sur (polo sur); el fenómeno físico es el mismo.

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4
Ejercicio 4

Comenta de manera crítica: ¿crees que la ciencia puede contribuir a mejorar la calidad de vida de las personas? ¿Por qué?

  1. La ciencia genera conocimiento aplicable: predicción de tormentas, protección ante rayos, tecnología médica y de comunicaciones.
  2. Ejemplo del texto: conocer el plasma permitió entender auroras, rayos y la ionósfera, base de la televisión, GPS y comunicaciones satelitales.
  3. La calidad de vida mejora cuando el conocimiento se aplica de forma responsable y accesible para todos.

Respuesta orientativa: Sí. La ciencia permite prevenir desastres, diseñar tecnologías seguras (alarmas, pararrayos, comunicaciones) y explicar fenómenos naturales; al aplicarse con responsabilidad, reduce riesgos y mejora la salud y el bienestar de las personas.

5
Ejercicio 5

Indaga en Internet las aplicaciones o los usos que, en la actualidad, se da a objetos en estado de plasma. Escribe tus resultados.

  1. Identificamos dispositivos que funcionan con gas ionizado: pantallas y televisiones de plasma, tubos fluorescentes.
  2. Identificamos usos industriales: soldadura y corte por arco eléctrico, esterilización de instrumental, imprenta digital.
  3. Identificamos usos en la vida cotidiana: lámparas fluorescentes y bombillas de bajo consumo.
Respuesta

Usos actuales del plasma: pantallas y televisores de plasma, lámparas fluorescentes, bombillas de bajo consumo, soldadura y corte por arco eléctrico, esterilización de equipos médicos y descargas eléctricas empleadas en la industria.

6
Ejercicio 6

Usa varias fuentes y escribe un breve ensayo sobre las medidas de protección frente a una tormenta eléctrica.

  1. Antes: informarse por medios oficiales y alejar objetos elevados o de metal de ventanas.
  2. Durante: refugiarse en un lugar cerrado, evitar usar aparatos eléctricos y el teléfono cableado, no bañarse, alejarse de árboles altos, cercas y cuerpos de agua.
  3. Regla de seguridad: si se oye el trueno a menos de 30 segundos después del relámpago, hay riesgo; 30 segundos equivalen a unos d = v \times t = 340 \, \text{m/s} \times 30 \, \text{s} = 10\,200 \, \text{m} \approx 10 \, \text{km} de distancia de la tormenta.
  4. Después: verificar que no haya daños y asistir a quien haya resultado afectado.
Respuesta

Las medidas principales son: acudir a un refugio cerrado, desconectar aparatos eléctricos, no usar teléfonos cableados ni bañarse, alejarse de árboles, cercas y agua, y esperar 30 minutos después del último trueno para salir.

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7
Ejercicio 7

Formen grupos de trabajo y analicen el video del enlace. Respondan: ¿qué pasa si se acerca el celular a una bola de plasma? ¿Por qué sucede esto?

  1. El plasma está formado por cargas eléctricas en movimiento (iones y electrones libres).
  2. Estas cargas generan un campo eléctrico que se acopla a la pantalla y a los circuitos del celular.
  3. El campo eléctrico induce corrientes en los sensores capacitivos de la pantalla.
  4. Esas corrientes simulan toques: se activan apps y teclas sin que nadie presione ningún botón.
Respuesta

El celular funciona sin que se presione ningún botón, porque las cargas del plasma generan un campo eléctrico que llega a la pantalla y activa los sensores de contacto, simulando toques.

Contenido de la página

Competencia comunicacional

Textos y lecturas desde la internet

Plasma, el cuarto estado de la materia

Es relativamente fácil distinguir entre los tres estados de la materia más conocidos: sólido, líquido y gaseoso. Si al gas se le da energía adicional, este se ioniza, es decir, se carga eléctricamente y se convierte en plasma. Resulta que el 99{,}9\,\% de la materia observable del universo es plasma, un estado fluido parecido al gas, pero compuesto por átomos donde los electrones circulan libremente. El término lo acuñó el físico Irving Langmuir, en 1928, y esencialmente define a ese gas ionizado, dotado de una alta conductividad eléctrica, tan abundante en el medio interplanetario, interestelar e intergaláctico, así como en las estrellas y los vientos solares. Sin embargo, el plasma también existe en la Tierra. El llamado cuarto estado de la materia se encuentra de forma natural en ciertas capas de la atmósfera (magnetósfera e ionósfera), así como en las auroras y los vientos polares, en los rayos y en el denominado fuego de San Telmo. Veamos dos ejemplos.

Las auroras

Son fenómenos atmosféricos. Se producen tanto en el hemisferio norte como en el sur y se los conoce como auroras boreales y australes, respectivamente. Sus deslumbrantes formas y colores impresionan a miles de personas que tienen la oportunidad de observarlas. Los colores son el resultado de la interacción de las partículas del viento solar con los átomos y las moléculas ionizadas presentes en la atmósfera. El color verde y los tonos amarillentos se deben a la excitación del oxígeno, mientras que la luz azulada y, a veces, las púrpuras y rojizas son producto de la excitación del nitrógeno.

[Imagen: Aurora boreal sobre Manamaya, Nicaragua.]

Los rayos

Son descargas eléctricas con una emisión de luz (relámpagos), causadas por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas del aire. Los relámpagos pueden alcanzar hasta 30\,000\,^\circ\text{C}. Los rayos pueden ser espectaculares, pero son peligrosos. Se ha registrado que cada año mueren, alrededor del mundo, más de 6 000 personas, y aquellas que sobreviven pueden quedar con secuelas como pérdida de memoria, movilidad reducida, etc.

[Imagen: Relámpagos sobre una ciudad.]

(Adaptación) National Geographic (2021). Fuente: https://www.nationalgeographic.com/es/cultura/plasma-cuarto-estado-materia_14421

Ficha de comprensión lectora

  1. ¿Cómo definirías el estado de plasma?
  2. ¿Qué sucede si se incrementa la energía de un gas, por ejemplo, con una descarga eléctrica?
  3. ¿En qué se diferencian las auroras boreales y las auroras australes?
  4. Comenta de manera crítica: ¿crees que la ciencia puede contribuir a mejorar la calidad de vida de las personas? ¿Por qué?

Ficha de escritura

Actividad personal

  1. Indaga en Internet las aplicaciones o los usos que, en la actualidad, se da a objetos en estado de plasma. Escribe tus resultados a continuación.
  2. Usa varias fuentes y escribe un breve ensayo sobre las medidas de protección que se deben tomar frente a una tormenta eléctrica.

Actividad colaborativa

  1. Formen grupos de trabajo y analicen el video que consta en el enlace: lynkec/sn17. Respondan: ¿qué pasa si se acerca el celular a una bola de plasma? ¿Por qué sucede esto?

Ejemplos resueltos

¿Por qué el color verde de la aurora se atribuye al oxígeno?

  1. El viento solar choca con moléculas ionizadas de la alta atmósfera.\n2. La energía transferida excita a los átomos: el oxígeno pasa a un estado excitado.\n3. Al volver al estado fundamental emite fotones de longitud de onda correspondiente al verde (y amarillo), produciendo ese color.

Tablas (2)

Estado Descripción Ejemplo
Sólido Partículas ordenadas, forma y volumen propios Hielo
Líquido Partículas cercanas, volumen propio Agua
Gaseoso Partículas separadas, se expande Vapor
Plasma Gas ionizado con electrones libres, alta conductividad Aurora, rayo, estrellas
Fenómeno Color Átomo excitado
Verde y amarillento Aurora Oxígeno
Azulado, púrpura, rojizo Aurora Nitrógeno

Diagrama

flowchart LR
  A[Gas] -->|Aportar energía| B[Ionización]
  B --> C[Átomos sin electrones + electrones libres]
  C --> D[Plasma: alta conductividad eléctrica]
  D --> E[Auroras]
  D --> F[Rayos]
  D --> G[Ionósfera y magnetósfera]

Fórmulas y ecuaciones

gas + energía → ionización → plasma

d = v \times t (distancia de la tormenta a partir del intervalo relámpago-trueno)

99{,}9\,\% \text{ de la materia observable es plasma}

T_{@@MATH_0@@\text{C}

d = v \times t = 340\,\text{m/s} \times 30\,\text{s} = 10\,200\,\text{m} \approx 10\,\text{km}

Glosario (6)

Plasma
Cuarto estado de la materia: gas ionizado formado por átomos con electrones libres, de alta conductividad eléctrica.
Ionización
Proceso por el cual un átomo o molécula gana o pierde electrones, quedando con carga eléctrica.
Viento solar
Flujo de partículas cargadas emitidas por el Sol que interactúan con la atmósfera terrestre.
Aurora boreal / austral
Fenómeno luminoso atmosférico que ocurre en las regiones polares norte y sur, respectivamente.
Relámpago
Emisión de luz producida por la descarga eléctrica que ioniza las moléculas del aire.
Ionósfera
Capa de la atmósfera donde la radiación solar ioniza los gases, generando plasma.

Preguntas para practicar

¿Crees que la ciencia puede contribuir a mejorar la calidad de vida de las personas? ¿Por qué?

Sí: permite prevenir desastres, diseñar tecnologías seguras y explicar fenómenos naturales; aplicada con responsabilidad, reduce riesgos y mejora la salud y el bienestar.

¿Qué medidas de protección se deben tomar frente a una tormenta eléctrica?

Refugiarse en un lugar cerrado, desconectar aparatos eléctricos, no usar teléfonos cableados ni bañarse, alejarse de árboles, cercas y agua, y esperar 30 minutos tras el último trueno.

¿Qué pasa si se acerca el celular a una bola de plasma? ¿Por qué sucede esto?

Se activan funciones sin presionar botones, porque las cargas del plasma generan un campo eléctrico que llega a la pantalla y estimula los sensores de contacto.

Temas y conceptos clave

Plasma como cuarto estado de la materiaAuroras boreales y australesRayos y relámpagosComprensión lectora de textos científicos de internetProtección ante tormentas eléctricasplasmaionizaciónelectrones libresconductividad eléctricaviento solarexcitación del oxígeno y del nitrógenodescarga eléctricaionósfera y magnetósferafuego de San Telmo

Fuentes y referencias

  • https://www.nationalgeographic.com/es/cultura/plasma-cuarto-estado-materia_14421
  • lynkec/sn17 (video sobre plasma)
¿Te fue útil esta página?

Preguntas que la gente también hace

¿Qué es el plasma y cómo se forma a partir de un gas?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Por qué las auroras tienen diferentes colores?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué medidas de protección se deben tomar durante una tormenta eléctrica?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Conocer los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso
  • • Noción básica de átomo, electrón y carga eléctrica
  • • Comprensión lectora de textos expositivos
Siguiente tema sugerido
La materia y sus cambios: reacciones físicas y químicas, y conservación de la masa
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 823 caracteres

Competencia comunicacional

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Plasma, el cuarto estado de la materia

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