Guía para docentes

Ciencias Naturales: Densidad de un fluido

Qué evalúa esta pregunta del ICFES, qué revela cada respuesta y qué hacer en clase

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Texto base

Un bloque de hielo seco, CO2CO_{2} sólido, cambia del estado sólido al gaseoso en condiciones ambientales. Este cambio de estado determina un cambio en la densidad del CO2CO_{2}.

La pregunta

Teniendo en cuenta la información anterior, tras el cambio de estado, la densidad del CO2CO_{2} disminuye porque

  • A. la masa de CO2CO_{2} disminuye.
  • B. la distancia entre partículas y el volumen aumentan. (correcta)
  • C. la distancia entre partículas disminuye.
  • D. la distancia entre partículas aumenta y la masa disminuye.

Qué evalúa

Tomado del marco de referencia de la prueba de ciencias naturales ICFES SABER-11.

Competencia
NAT-C2 Explicación de fenómenos

Es la capacidad de construir explicaciones, de comprender los argumentos y modelos que expliquen fenómenos, y de establecer la validez o coherencia de una afirmación o de un argumento relacionado con un fenómeno o problema científico. Para evaluar esta competencia se utilizan preguntas que permitan seleccionar la explicación más adecuada para dar razón de un fenómeno o un problema, deducir la validez de un argumento a partir de los referentes conceptuales y la comprensión y uso de modelos que representan fenómenos o teorías científicas.

«Es la capacidad de construir explicaciones, de comprender los argumentos y modelos que expliquen fenómenos, y de establecer la validez o coherencia de una afirmación o de un argumento relacionado con un fenómeno o problema científico.»

Afirmación
NAT-C2-A2

«2. Explicar cómo ocurren algunos fenómenos de la naturaleza con base en observaciones, patrones y conceptos propios del conocimiento científico.»

Evidencia
NAT-C2-A2-E3

«2.3 Reconoce los atributos que definen ciertos procesos fisicoquímicos simples...»

Ver todo sobre la competencia Explicación de fenómenos →

Propósito de la pregunta

Evalúa si el estudiante puede explicar por qué disminuye la densidad del CO2 al sublimar, articulando el modelo corpuscular de los cambios de estado (mayor separación entre partículas, mayor volumen) con la relación ρ = m/V y la conservación de la masa.

Aprendizajes esperados

  • Explicar la sublimación con el modelo corpuscular: en el paso sólido → gas aumenta la separación entre partículas y, con ello, el volumen que ocupa la sustancia.
  • Relacionar densidad, masa y volumen (ρ = m/V) para concluir que, con masa constante, un aumento de volumen implica una disminución de la densidad.
  • Aplicar la conservación de la masa en cambios de estado: la sustancia no se pierde ni se destruye, solo cambia su ordenamiento y el espacio que ocupa.

Los códigos (por ejemplo MAT-C2-A1-E2) son la nomenclatura interna de RedSaber para organizar el marco de referencia del ICFES. El ICFES no publica códigos de este tipo. Los textos de competencias, afirmaciones y evidencias sí son oficiales y se citan con su documento fuente.

¿Cómo respondieron los estudiantes en RedSaber?

Esta pregunta ha sido respondida 45.142 veces por estudiantes en RedSaber. El 38,5% eligió la respuesta correcta. La opción más elegida fue la B.

OpciónVeces elegidaPorcentaje
A7.00815,5%
B17.38738,5%
C6.05613,4%
D13.27529,4%

Datos anónimos y agregados del banco de práctica de RedSaber.

Diagnóstico por opción

Qué revela cada respuesta sobre el estudiante que la elige.

  • Opción A — Si muchos eligieron A, atribuyen la caída de la densidad a que el CO2 'desaparece': confunden cambio de estado con pérdida de materia y no separan los papeles de masa y volumen dentro de la fórmula de densidad.

    Evidencia
    NAT-C2-A2-E1

    «2.1 Da las razones por las cuales una reacción describe un fenómeno...»

  • Opción B (correcta) — Si la mayoría eligió B (correcta), dominan el modelo corpuscular de los cambios de estado y lo articulan con ρ = m/V: reconocen que la masa se conserva, el volumen aumenta y, en consecuencia, la densidad disminuye.

  • Opción C — Si muchos eligieron C, tienen invertido el modelo corpuscular: creen que al pasar a gas las partículas se acercan, y no contrastan su respuesta con el enunciado, pues menor separación implicaría mayor densidad, lo contrario de lo descrito.

    Evidencia
    NAT-C1-A2-E6

    «5.6 Identifica las propiedades y estructura de la materia y diferencia elementos, compuestos y mezclas.»

    Ver la competencia Uso comprensivo del conocimiento científico →

  • Opción D — Si muchos eligieron D (el distractor más fuerte a nivel nacional), razonan bien la parte corpuscular —la distancia entre partículas sí aumenta— pero aceptan una pérdida de masa inexistente: fallan en la conservación de la masa y en verificar cada cláusula de una afirmación compuesta.

    Evidencia
    NAT-C2-A2-E1

    «2.1 Da las razones por las cuales una reacción describe un fenómeno...»

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Qué hacer en clase

  • Modelación corporal de la sublimación (20 minutos, sin materiales): los estudiantes representan partículas de un sólido y luego se dispersan como gas; se constata que el número de partículas (masa) no cambia y el espacio ocupado (volumen) crece, y se deduce con ρ = m/V qué pasa con la densidad.
  • Sistema cerrado en la balanza (15 minutos; balanza de cocina, bolsa hermética, hielo común): pesar una bolsa sellada con hielo antes y después de derretirse para evidenciar la conservación de la masa en un cambio de estado, y extrapolar a la sublimación del hielo seco.
  • Verificación de cláusulas (10 minutos, tablero): usando los distractores de esta pregunta, entrenar a evaluar por separado cada parte de una opción compuesta antes de aceptarla o descartarla.
  • Re-evaluación: pregunta paralela con otro cambio de estado (p. ej., evaporación de alcohol en recipiente cerrado) con distractores análogos —uno que niegue la conservación de la masa y otro que combine una cláusula correcta con una falsa— para verificar si los errores migran hacia la respuesta correcta.

Análisis completo

Leer el análisis completo de la pregunta

Qué evalúa esta pregunta. Esta pregunta evalúa la competencia Explicación de fenómenos: la capacidad de construir explicaciones y de establecer la validez o coherencia de una afirmación relacionada con un fenómeno científico.

Dentro de ella apunta a la afirmación "Explicar cómo ocurren algunos fenómenos de la naturaleza con base en observaciones, patrones y conceptos propios del conocimiento científico", con la evidencia "Reconoce los atributos que definen ciertos procesos fisicoquímicos simples (separación de mezclas, solubilidad, gases ideales, cambios de fase) y da razón de la manera en que ocurren".

Los aprendizajes esperados son tres: explicar la sublimación con el modelo corpuscular (en el paso sólido a gas aumenta la separación entre partículas y el volumen ocupado), relacionar densidad, masa y volumen mediante la expresión ρ = m/V, y aplicar la conservación de la masa en los cambios de estado. A nivel nacional la pregunta resultó difícil: solo el 38,5 % de 45.142 respuestas fue correcta, y el distractor D concentró el 29,4 %.

Diagnóstico por respuesta. Si la mayoría de sus estudiantes eligió B (correcta), dominan el modelo corpuscular de los cambios de estado y lo articulan con la fórmula de densidad: reconocen que la masa se conserva, que el volumen aumenta y que, en consecuencia, la densidad disminuye.

Si muchos eligieron D, el distractor más fuerte a nivel nacional, el diagnóstico es matizado: razonan bien la parte corpuscular, pues la distancia entre partículas sí aumenta, pero aceptan una pérdida de masa inexistente.

Fallan en la conservación de la masa, probablemente por la intuición de que "el gas pesa menos", y en el hábito de verificar cada parte de una afirmación compuesta: validaron la primera cláusula y dieron por buena la segunda sin examinarla.

Si muchos eligieron A, atribuyen la caída de la densidad a que el CO2 "desaparece": confunden cambio de estado con pérdida de materia y no separan los papeles de masa y volumen dentro de la fórmula.

Si muchos eligieron C, tienen invertido el modelo corpuscular: creen que al pasar a gas las partículas se acercan. Además no contrastan su respuesta con el enunciado, porque una menor separación implicaría mayor densidad, lo contrario de lo que la pregunta describe.

Qué hacer al respecto. Primera actividad, modelación corporal de la sublimación (20 minutos, sin materiales): un grupo de estudiantes representa las partículas de un sólido, muy juntas y vibrando; a una señal pasan a "gas" y se dispersan por el aula o el patio. Pregunte cuántas partículas hay ahora (las mismas: la masa no cambió) y cuánto espacio ocupan (mucho más: el volumen creció).

Cierre escribiendo ρ = m/V en el tablero y deduzca con el grupo qué pasa con la densidad. Ataca los errores de C y D.

Segunda actividad, sistema cerrado en la balanza (15 minutos; balanza de cocina, bolsa hermética, hielo común): pese una bolsa sellada con hielo, espere a que se derrita y vuelva a pesarla. La masa es la misma aunque el estado cambió; discuta por qué ocurriría lo mismo en la sublimación del hielo seco. Ataca los errores de A y D.

Tercera actividad, verificación de cláusulas (10 minutos, tablero): con los propios distractores de esta pregunta, entrene a los estudiantes a evaluar por separado cada parte de una opción compuesta antes de aceptarla o descartarla.

Para re-evaluar, proponga una pregunta paralela con otro cambio de estado, por ejemplo la evaporación de alcohol en un recipiente cerrado, con distractores análogos: uno que niegue la conservación de la masa y otro que combine una cláusula correcta con una falsa. Si los errores migran hacia la respuesta correcta, la intervención funcionó.

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Ver también: La explicación para estudiantes de esta pregunta · Explicación de fenómenos