Montse fisica 1: semana 12

Semana 12 SESIÓN 34	Aplicaciones de las formas de calor.
contenido temático	Transferencia de calor, medición de temperaturas.

Aprendizajes esperados del grupo

Conceptuales:

· Conocerán las formas de transferencia de calor: conducción, convección, radiación.

Procedimentales:

· Medición de temperaturas

· Manejo de material de laboratorio

· Medición y relación de variables

· Elaboración de acetatos y manejo del proyector.

· Presentación en equipo

Actitudinales

· Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.

Materiales generales

Laboratorio:

- Parrilla eléctrica, placas de cobre, plomo, aluminio, vaso de precipitados 250 ml, radiómetro, lámpara.

De proyección:

- Pizarrón, gis, borrador

- Proyector de acetatos

De computo:

- PC, y proyector tipo cañón,

- Programas: procesador de palabras, presentador.

Didáctico:

- Presentación escrita en documento electrónico.

Desarrollo del proceso

FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase, pregunta lo siguiente:

¿Cuáles son las formas de transferencia de calor entre los materiales?

Pregunta	*¿En qué consiste la radiación térmica?*	*¿Cuándo se presenta la transmisión de energía térmica?*	*¿Cuáles son la forma de transmisión de la energía térmica?*	*¿En qué consiste la conducción térmica?*	*¿En qué consiste la convección térmica?*	*¿Cuáles materiales son buenos o malos transmisores de energía térmica?*
Equipo	2	6	5	3	4	1
Respuesta	Es la emitida por un cuerpo por su temperatura La radiación térmica tiene básicamente tres propiedades: Radiación absorbida. La cantidad de radiación que incide en un cuerpo y queda retenida en él, como energía interna, se denomina radiación absorbida. Aquellos cuerpos que absorben toda la energía incidente de la radiación térmica, se denominan cuerpos negros. Radiación reflejada. Es la radiación reflejada por un cuerpo gris. *Radiación transmitida. La fracción de la energía radiante incidente que atraviesa un cuerpo se llama radiación transmitida	En física, la transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperaturadiferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la Segunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.	Existen tres formas de transmisión de energía térmica: Conducción Convección Radiación	Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas, basados en el conducto directo de sus partículas, sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos por medio de ondas.	Se caracteriza porque se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. Lo que se llama en convección en sí, es el transporte de calor por medio de movimiento del fluido.	Los metales son buenos y los plásticos malos.

Después discuten y sintetizan el contenido de las respuestas.

FASE DE DESARROLLO

Crookes

(http://cdpdp.blogspot.com/2008/04/radiometro.html?

Procedimiento:

1.-Colocar en la placa de metal una muestra de para fina, colocar la placa de metal sobre la tela de alambre con asbesto y calentar lentamente medir el tiempo de cambio de estado de la parafina.

Tiempo de fusión de la parafina
Equipo	cobre	aluminio	Bronce	Hierro
1	37s	6s	41s	24s
2	62s	53s	70s	71s
3	50s	28s	49s	47s
4	30s	31s	29s	1min.
5	1.16min	47s	1.20min	48s
6	31s	35s	40s	55s

-2.-Colocar 100 ml de agua en el matraz erlenmeyer, adicionar una muestra de aserrín, colocar el matraz erlenmeyer sobre la malla de alambre y calentar tomar la temperatura cada minuto hasta evaporación (graficar tiempo-temperatura), observar lo que ocurre con el aserrín.

3.-Colocar el radiómetro sobre la mesa y enfocar la luz de la lámpara a la parte oscura del radiómetro, medir el número de vueltas por minuto. Tabular y graficar los datos.

a) Conducción

Se dispone de un conjunto de varillas de distintos materiales: madera, aluminio, hierro, madera, plástico entre otros. Las cuales al ser colocadas, con un extremo en una vasija con agua caliente, conducen el calor hasta el otro extremo en dependencia de su conductividad térmica.

b) Convección

Se tiene un pequeño frasco que contiene agua caliente con colorante y el cual tiene un orificio en su tapa. Al colocar éste frasco dentro de un envase más grande de vidrio que contiene agua a la temperatura ambiente, se puede observar como ascienden las corrientes de convección del agua con colorante.

c)Radiación

Se tiene un frasco de vidrio que posee en su interior un molinete giratorio (Radiómetro). Sus aspas han sido pintadas por un lado negras y por el otro plateadas. Al iluminar dicho dispositivo con una lámpara, se observa que empieza a girar debido a la radiación desigual de los lados de sus aspas.

FASE DE CIERRE

Al final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo que se aprendió. Para generar una conclusión grupal relativa a las formas de transferencia de la energía.

Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE.

Actividad Extra clase:

Los alumnos:

Ø Elaboraran su informe, para registrar sus resultados en su Blog.

Ø Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información,

Ø Los integrantes de cada equipo, se comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,

Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.

evaluación

El profesor revisara el Informe de la actividad depositado en el Blog personal.

Contenido:

- Resumen de la indagación bibliográfica.

- Informe de las actividades en el Aula-laboratorio.

Semana 12 Jueves SESIÓN 35	Ley de la conservación de la energía.
contenido temático	Ley de la conservación de la energía.

Aprendizajes esperados del grupo

Conceptuales:

· Definirán la Ley de la conservación de la energía.

Procedimentales:

· Ejemplifica las transformaciones de la energía

Actitudinales

· Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.

Materiales generales

De laboratorio:

- Parrilla eléctrica, dos vasos de precipitados de 250 ml, termómetro.

De proyección:

- Pizarrón, gis, borrador

- Proyector de acetatos

De computo:

- PC, y proyector tipo cañón

- Programas: Excel, Word, Power Point.

Didáctico:

- Resumen escrito, en Word, acetatos o Power Point

Desarrollo del proceso

FASE DE APERTURA

El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase, solicita a cada equipo responda a la pregunta:

¿Qué es más fácil de calentar en una misma cantidad de grados, 1 kg de agua líquida, 1 kg de hielo o 1 kg de vapor de agua?

	*¿En qué consiste la conservación de la energía?*	*¿Cómo se puede transformar la energía del Sol?*	*¿Qué es un colector de energía solar de placa plana?*	*¿Qué es un colector concentrador de energía solar?*	*¿En qué consiste un horno solar?*	*¿En que* *consiste una casa inteligente?*
*Equipo*	4	3	6		2
*Respuesta*	La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de la energía en cualquier sistema físico aislado, permanece invariante con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía ,”Afirma que la energía no se puede crear ni destruir, sólo puede cambiar de una a otra”		Es el tipo de colector usado y difundido :El colector solar de placa plana. Básicamente consiste en una caja hermética aislada, preparada para proyectar y para soportar las inclemencias del tiempo, puede estar fabricada con distintos materiales, aluminio, acero inoxidable, etc. La cubierta transparente suele ser habitualmente de vidrio, y esto favorece el principio llamado «efecto invernadero», permitiendo el paso de los rayos luminosos solares hasta la placa absorbente. Esta placa está formada por una lámina metálica que en algunos modelos puede ser de material plástico u otros (Chromagen realiza un tratamiento con aletas de cobre soldadas ultrasónicamente o una sola aleta de aluminio soldada por láser a conductos de cobre ).		Este horno solar funciona con una única fuente de energía libre, el sol, por efecto de concentración y efecto de invernadero acumulados. Funciona en cualquier lugar, en la playa, en el patio, en la veranda de su apartamento. El proceso de cochura lleva dos veces más tiempo que con un cocinero tradicional a gas o eléctrico, pero como no pueden quemar es posible tener otras ocupaciones durante la cochura.

Después discuten y sintetizan el contenido

FASE DE DESARROLLO

Actividad con el simulador:

En el experimento de Joule se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría.

Mediante esta experiencia simulada, se pretende poner de manifiesto la gran cantidad de energía que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen pequeño de agua.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm

Equipo	Masa m	Altura cm	Temperatura Inicial 20 Oc Final	Q =Mgh/m(tf-ti)
1	100g	40	20.5°	20
2	100g	50	20.6°	30
3	100g	60	20.7	42
4	100g	70	20.8	56
5	100g	80	20.9°	80.8
6	100	100	21.2	120

Conclusiones.

a) Calienta en la parrilla dos vasos de precipitados con distinta cantidad de agua durante el mismo tiempo. Mide la temperatura del agua de cada recipiente.

b) Pon a calentar ahora, también durante el mismo tiempo, un vaso de precipitados con agua y otro con un trozo de hierro (ambas sustancias deben tener la misma masa). Mide la temperatura de las dos sustancias.

En estos ejemplos, la parrilla encendida es el cuerpo caliente, y las diferentes sustancias que se calientan son los cuerpos fríos. La cantidad de energía calorífica suministrada por la parrilla dependerá del tiempo durante el que se hayan estado calentando los cuerpos. Si el tiempo es el mismo, podemos concluir que:

La variación de temperatura depende de la masa del cuerpo

La variación de temperatura depende de la sustancia

La cantidad de calor transferida es proporcional a la variación de la temperatura.

Equipo	Volumen de agua ml	Temperatura inicial del agua	Temperatura final del agua	Temperatura inicial del agua con metal	Temperatura final del agua con metal
1	100	18°	24°	18°	30°
2	100	19°	30°	16°	34°
3
4	100	18°	61°	18°	72°
5	100	19°	35°	17°	39°
6	100	19	41	18	37

Conclusiones:

Estos hechos experimentales pueden expresarse cuantitativamente así:

Dónde:

Q es la energía calorífica suministrada, que se expresa en julios;

m la masa, expresada en kilogramos;

t2 y t1 son las temperaturas final e inicial, respectivamente, expresadas en °C o K

c, la capacidad calorífica específica, que depende de la naturaleza del cuerpo.

Equipos	Masa kg	Cp Kjoule/Kg.^oK	t_i^oC Ti ^oK	t_f ^oC Tf ^oK	Q= m Cp ( Tf – Ti) Kjoule
1-6 a		1
2-5 a		1
3-4 a		1
1-6 b		0,385
2-5 b		0,385
3-4 b		0,385

Conclusiones:

Caso a=

Caso b=

Después discuten y sintetizan el contenido en equipo y grupalmente.