Plan Aúlico: CALOR Y TEMPERATURA

PLAN AÚLICO: CALOR Y TEMPERATURA.

Nivel: 2º-3º año secundaria.

Estrategia didáctica: Cambio conceptual.

1-      Presentación del tema: Calor o temperatura.

(Relevamiento de ideas previas).

Consultar a los alumnos las ideas que poseen acerca de los conceptos “calor”, “temperatura”, “frío” , “caliente”, expresiones utilizadas al hablar, Ej.: ¡qué calor que hace!, ¡qué calor que tengo!. ¿Hablamos bien?, ¿Qué es el calor?, ¿Qué es la temperatura?, ¿Significan lo mismo?

2- Introducción al tema:

(Instaurar el conflicto a partir de las ideas previas).

A medida que se desarrolla el tema se realiza la presentación de láminas que se guardan en un archivo adjunto.

3-Acomodación:

(A partir del marco teórico).

La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición, en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La energía es la capacidad que tiene la materia de producir cambios. Es lo que se necesita para que las cosas sucedan.

CALOR:

Energía que se transfiere de un objeto, o cuerpo, a otro, de manera desorganizada. Debido a una diferencia de temperatura. El calor pasa de un cuerpo de mayor temperatura al de menor.

TEMPERATURA:

> Medida de la energía cinética molecular interna media de un cuerpo.

> Propiedad física de cada uno de los cuerpos que cuantifica el grado de agitación molecular del mismo.

> Todos los cuerpos del universo están formados por partículas, muy pequeñas que no llegamos a ver, que se encuentran en movimiento, si la velocidad de estas partículas es muy grande como consecuencia, la temperatura del cuerpo, será mayor, si la velocidad de las mismas disminuye, la temperatura será menor.

CALOR ESPECÍFICO:

> Es el número de calorías necesarias para elevar la temperatura de un gramo de cualquier sustancia en 1°C.

Propiedad de las sustancias que indica como se comporta la misma frente al calor, o sea, cuando se le entrega o cede energía.

> Cuanto mayor es el calor específico (Ce), menos cambia su temperatura, y, a menor (Ce), más cambia la temperatura de la sustancia.

¿Qué sucede cuando a un cuerpo se la entrega energía?

• Cambia de temperatura.
• Cambia de estado.
• Cambia de color.
• Cambia el volumen.

Cuando se adiciona o entrega calor, es decir, energía, a un cuerpo, aumenta normalmente la temperatura del mismo. La cantidad de energía-térmica (Q) necesaria para elevar la temperatura de un sistema, está dada en la siguiente fórmula:

Q = m.ce . (T2 - T1)

TRANSMISIÓN DE CALOR:

 Los cuerpos intercambian calor cuando están a diferente temperatura. El calor siempre fluye desde el cuerpo de mayor temperatura hacia otro de menor temperatura.

El calor se propaga por todo el espacio de tres maneras:

• CONDUCCIÓN: Se produce por contacto de dos sólidos.

• CONVECCIÓN: Se produce entre fluidos (gases y líquidos).

• RADIACIÓN: No necesita de un soporte material.     

CONDUCCIÓN:

Es la comunicación directa de la energía molecular a través de una sustancia por medio de colisiones entre sus moléculas. Es la principal manera en que el calor viaja en los materiales sólidos, por diferencia de temperatura, de una zona de mayor temperatura a una de menor temperatura.

CONVECCIÓN:

Es una forma de transmisión del calor de un lugar a otro por movimiento de la materia caliente. Este mecanismo ocurre en los líquidos y en los gases, medios en los cuales las partículas pueden moverse y transportar energía, por lo que producen calentamiento en otro sitio. La energía térmica es transportada por “paquetes” de material (gases o líquidos) más caliente o con más energía, a regiones más frías o con menos energía.Tiene dos mecanismos que contribuyen al mismo:

-La conducción de calor, de una superficie sólida hacia una capa delgada de fluido adyacente.

-El movimiento de partículas calientes de fluido, alejándose de la superficie sólida y ocupando su lugar partículas relativamente frías del mismo fluido.

RADIACIÓN:

Se refiere a la emisión continua de energía desde la superficie de cualquier cuerpo, esta energía se denomina radiante y es transportada por ondas electromagnéticas.

4- A continuación se presenta una hoja de actividades y experiencias a realizar para la comprensión y fijación del tema visto.

Guía de actividades:

¿CALOR O TEMPERATURA? ¿ES LO MISMO? ................................................................

CALOR:......................................................................................................................................................................................................................................................................................

TEMPERATURA:.....................................................................................................................................................................................................................................................................

Experiencia Nº1:

a)      La temperatura no es aditiva, por eso al mezclar 40 ml con otros 40 ml de agua a igual temperatura, la temperatura final va a ser....................

b)     Medir 80 ml de agua caliente, colocarla en un recipiente (un termo) y registrar su temperatura................

c)      Medir 20 ml de agua a menor temperatura, colocarla en otro recipiente y registrar la temperatura............

d)     Estimar cual será la temperatura de la mezcla.

e)      Mezclar bien las dos muestras de agua en el termo y anotar la temperatura final de la mezcla..............

f)       Repetir el  procedimiento con 60 ml de agua caliente y 40 ml de agua fría.

 

                 QA+QB=0

                  QB=-QA

 

Cuando no hay más transferencia de energía del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura se dice que los cuerpos están en............................................................................

¿Por qué creen que las mezclas se realizaron en el termo?

...................................................................................................................................................

Ejercicios

Completa la siguiente tabla, para hacerlo recordar como ser calcula la cantidad de calor que una sustancia necesita para aumentar su temperatura sin cambiar de estado.

sustancia	Masa(m) g.	Calor específico(c) Kcal./g.ºC	Ti	Tf	T (Tf-Ti)	Q (Kcal.)
Agua	50		2	10
Cobre	50		50	100
Bronce	50		20	40
Alcohol	50		0	10

                      

 Q= m.c.(tf-ti)

CUANDO UN CUERPO GANA CALOR AUMENTA SU.....................................

CUANDO UN CUERPO PIERDE.....................SU TEMPERATURA DISMINUYE.

Experiencia Nº3:

a        Colocar un trozo de vela en el extremo de los diferentes metales: cobre, aluminio, bronce, hierro.

b        Calentar en el centro del dispositivo y observar en que orden se va derritiendo la vela.

c         Registrar los datos obtenidos.

d        Averiguar el calor específico de cada uno de los metales.

RECUERDA: c =    Q         Para determinada sustancia es el nº de calorías necesarias para                              m. rt        elevar 1ºC la temperatura de 1g de dicha sustancia.

Metales	Calor específico	Orden en que se derritió la vela
cobre
aluminio
hierro
bronce

¿Cuál es la relación entre calor específico y el orden en que se fue derritiendo la vela? ¿A qué conclusión se puede llegar?

Los materiales conductores tienen.............. calor específico.

Los que son poco conductores tienen................... .......calor específico.

ANALIZAR LA SIGUIENTE PROBLEMÁTICA:

Pedro, joven de 13 años notó que su dormitorio, cuya ventana miraba al sol matinal era muy caluroso en verano y sumamente helado en invierno, a diferencia de la habitación de su vecina María la cual era muy agradable, no importando la estación del año. Cabe señalar que la ventana de la pieza de María también miraba al sol matinal siendo ambos vecinos de la misma calle.
Le llamaba la atención a Pedro, la existencia de semejanzas en los materiales de construcción de las habitaciones, como que ambas tienen el piso de madera, que ambas ventanas eran del mismo tamaño. Así mismo las diferencias estaban en que las paredes exteriores de la pieza de Pedro, eran de lata, en cambio las de María, eran de madera. También los techos eran diferentes, el de María era de Tejuela y el de Pedro de Zinc.
Pedro se preguntaba acaso tendría alguna importancia el tipo de material con el cual estaban construidos ambos dormitorios

-¿Por qué algunos lugares los percibimos más frescos en verano y otros los percibimos más calurosos?

-¿Tendrá importancia el material con el que se construye una casa?

-¿Cuál será la diferencia entre conductores y aislantes del calor?

-Plantea una hipótesis que te permita solucionar el problema de Pedro

Conclusiones: El calor es energía que se transfiere, de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura. El calor se transfiere por tres mecanismos: conducción, convección y radiación. La temperatura es  una propiedad física de todos los cuerpos que cuantifica el  grado de agitación molecular de un cuerpo. Es la medida de energía interna de un sistema. La temperatura se puede medir con termómetros. Equilibrio térmico es una situación en la que dos objetos en contacto térmico dejan de intercambiar energía por el proceso de calor ya que los dos alcanzaron la misma temperatura.