Transfiriendo calor a la materia

Departamento de Física y Astronomía - Louisiana State University
I MOTIVACION
¿Qué Sabemos acerca de la Transferencia de Calor a
la Materia?
2
I MOTIVACION ¿Qué Sabemos acerca de la Transferencia de
Calor a la Materia?
3
1. Considere
imaginaria:
la
siguiente
demostración
El líder del taller le muestra tres jarros
idénticos rotulados A, B, y C. Las partes
externas de los jarros, incluyendo las tapas,
han sido pintadas de negro, por lo que no
puede ver lo que hay dentro de ellos. El líder
del taller coloca los tres jarros afuera bajo la
luz directa del sol. Se usa un termómetro
insertado a través de una abertura de la tapa
para registrar la temperatura de los
contenidos en intervalos de 2 minutos. Se usa
otro
termómetro
para
monitorear
la
temperatura de afuera. Más abajo están los
datos recolectados:
3. Si el líder del taller hubiera continuado
tomando lecturas de la temperatura, ¿hubiera
seguido aumentando la temperatura en cada
jarro? Si es así, ¿cree que la temperatura
habría detenido su aumento en un cierto
punto? ¿Cuándo y por qué?
0 min. 2 min. 4 min. 6 min. 8 min. 10 min.
A
21º
22º
23º
24º
26º
27º
B
21º
24º
27º
29º
32º
34º
C
21º
23º
23º
23º
23º
25º
A través del experimento, la temperatura del
aire de afuera se mantuvo constante a 35°
4. ¿Cómo cree que se verían afectados los
resultados del experimento si
A) la temperatura inicial dentro de cada jarro
fuera 19°C ?
B) cada jarro contuviera sólo la mitad del
2. ¿Son realmente posibles estos resultados? Si es mismo tipo de materia?
así, ¿cuál podría ser la causa respecto a las
diferencias en la manera en que cambió la
temperatura? Provoque una lluvia de ideas en su
grupo con todas las posibilidades que puedan C) los jarros estuvieran pintados de blanco en
pensar y regístrelas abajo. Prepárese a compartir vez que negro?
sus ideas con el grupo completo.
4
II EXPLORACIÓN
¿Qué Podemos Averiguar acerca de la Transferencia
de Calor a la Materia?
5
II Exploración ¿Qué Podemos Averiguar acerca de la Transferencia
de Calor a la Materia?
NOTA DE SEGURIDAD: para esta actividad, si 2. Mire las preguntas que han sido expuestas
se utilizan quemadores y hornos, deben estar en y seleccione una para que su grupo la
nivel bajo.
investigue. Luego, comience cuidadosamente
a planear y llevar cabo su investigación.
1. La actividad de MOTIVACION, ¿hizo surgir en
su mente algunas preguntas acerca de la
transferencia de calor a la materia?
3. Después que ha observado y recolectado
datos para un conjunto de muestras, use el
Una de las primeras cosas que un científico hace tiempo que le queda para verificar sus
cuando trata de encontrar respuestas a las resultados repitiendo el experimento, modificar
preguntas, es hacer observaciones. Las su procedimiento para tratar de obtener
observaciones cuidadosas a menudo llevan a mejores resultados, o diseñar y llevar a cabo
nuevas ideas, así como a nuevas preguntas.
uno o más experimentos nuevos para
responder preguntas adicionales que su grupo
pueda tener.
En esta actividad, su grupo observará qué
sucede cuando se calientan diferentes muestras
de materia. El líder del taller les mostrará los
diferentes tipos de materia, recipientes,
herramientas de medición, u otros materiales que
estén disponibles para su uso.
4. Cuando su grupo termine, planeen la
presentación de lo que hicieron, lo que
encontraron y cualquier idea o pregunta nueva
Antes de comenzar, piense acerca de los que ahora tengan como resultado de su
materiales que están disponibles, y discuta en su investigación.
grupo algunas buenas preguntas que su grupo, u Usen apoyo visual u otro material para mejorar
otro grupo, podría tratar de investigar. Escriba su presentación. Asegúrese que incluya lo
cada pregunta en una franja de papel. Cuando siguiente:
terminen, expongan las franjas como lo diga el
líder del taller.
Su pregunta
Su
procedimiento
(incluyendo
cualquier dificultad o problema)
Sus datos (incluyendo observaciones)
Sus conclusiones
Preguntas que aún tengan o que hayan
surgido
como
resultado
de
su(s)
experimento(s).
Experimentos adicionales que les gustaría
hacer si tuvieran el tiempo y/o materiales.
6
II Exploración ¿Qué Podemos Averiguar acerca de la Transferencia
de Calor a la Materia?
5. Escuche cuidadosamente mientras los
demás grupos hacen sus presentaciones.
¿Hay algún defecto en sus diseños
experimentales o en las conclusiones que
sacaron? Escriba cualquier idea o pregunta
nueva que tenga como resultado de cada
presentación.
6. Reflexione colectivamente acerca de todas
las investigaciones y discútalas dentro de su
grupo. Los resultados de las diversas
investigaciones, ¿eran consistentes entre sí?
¿Había ciertas anomalías? Si es así, ¿puede
darles una explicación? ¿O esto genera aún
más preguntas? Escriba cualquier idea o
pregunta nueva que surja.
7. Piense acerca de lo que ha aprendido durante
esta actividad, así como lo que ya sabía, acerca
de la transferencia de calor a la materia.
Comparta y discuta las ideas en su grupo y trate
de generar una lista de ideas en las cuales todos
estén de acuerdo. Escríbalas en un pedazo
grande de papelógrafo titulado “Nuestras Ideas
Actuales acerca de Calentar la Materia”.
Asegúrese de que todas las ideas en la lista
estén expresadas como oraciones completas.
Cuando terminen, expongan la lista para que
todos en el taller la vean. Mientras progresa el
taller, si sus ideas acerca de la transferencia de
calor a la materia cambian, o descubre nuevas
ideas, tendrá la oportunidad de añadir o hacer
modificaciones a ella.
8. En otro papelógrafo, haga una lista de
“Nuestras Preguntas acerca de la Transferencia
de Calor a Materia”. Incluya en esta lista
cualquier pregunta que tenga su grupo acerca de
la transferencia de calor a la materia, a la que
desee encontrar respuesta durante el taller.
Exponga su lista completa para que todos la
vean. Periódicamente durante el taller, tendrá la
oportunidad de revisar la lista para poder tachar
las preguntas que han sido respondidas. Durante
el taller, siéntase libre de añadir nuevas
preguntas que surjan. Ahora su grupo se
embarcará en una serie de preguntas que han
sido diseñadas para ayudarles a encontrar
respuestas a muchas de las preguntas que tiene
acerca de calentar la materia, ¡así como muchas
preguntas que probablemente ni siquiera las
habían pensado!
7
III PREGUNTA
¿Cuál es la Diferencia entre Calor y Temperatura?
8
III A. ¿Cuál es la Diferencia entre Calor y Temperatura?
1. Sin tocar ninguno de los materiales, prediga 4. ¿Qué preguntas o ideas tiene como resultado
cómo se compararán sus temperaturas.
de sus observaciones? Discútalas con otros
miembros de su grupo. (Si lo desean, su grupo
puede añadirlas a la lista de “Ideas acerca de la
Transferencia de Calor a la Materia” o
“Preguntas acerca de la Transferencia de Calor a
la Materia”).
2. Toque cada uno de los materiales. ¿Cómo los
ordenaría en términos de temperatura,
basándose en la forma en que se sienten al
tacto? Su ordenamiento, ¿es diferente a lo que
predijo antes de tocar los materiales?
3. Use el termómetro para tomar la temperatura
de cada uno de los materiales, asegurándose de
sostener la ampolla del termómetro en el centro
del material que está en el vaso. ¿Cómo se
comparan las temperaturas reales de los
materiales?
9
III B. Mezclando Agua a Diferentes Temperaturas
1. Discuta la siguiente situación con su grupo:
La temperatura ideal para un baño es
unos pocos grados sobre la temperatura
corporal. Suponga que llena su bañera
con 100 litros de agua caliente. La
prueba
con
el
pie
y
está
EXTREMADAMENTE caliente. Usa un
termómetro para tomar la temperatura
del agua y encuentra que es 49 ºC.
¿Aproximadamente cuántos litros de
agua de la llave a 16 ºC tendría que
añadirle a la tina para que su
temperatura esté sólo sobre la
temperatura
corporal
(o
aproximadamente 38 ºC)?
3. Examine y trate de darle coherencia a los
datos que se han expuesto.
a. A partir de su análisis de datos, ¿puede ver
un patrón o tendencia cuando se mezclan las
cantidades medidas de agua a diferentes
temperaturas conocidas? ¿Puede expresar
esto como una regla que se podría usar para
ayudar a predecir la temperatura final de una
mezcla de agua? Discuta sus ideas dentro de
su grupo.
b. Encuentre una forma de probar su regla.
c. Prepárese a compartir su regla con el grupo
completo, cómo llegó a ella y cómo la probó.
2. El líder del taller le asignará a su grupo algunos
datos a recolectar y así contribuir a la tabla de la
clase que se reproduce abajo. En cada caso,
estará añadiendo una cantidad medida de agua
calentada a una cantidad medida de agua a
temperatura ambiente.
4. Trabaje con su grupo para producir un dibujo
de “antes y después” que represente lo que
Muestra de Agua 1 Muestra de Agua 2 Mezcla piensan que está sucediendo con las partículas
(o moléculas de agua) cuando se mezcla agua
caliente y agua fría.
Cantidad
Temp.
Cantidad
Temp
Temp.
A
100 ml
60
100 ml
*
ºC
B
100 ml
40 ºC
100 ml
*
10
C
100 ml
60 ºC
50 ml
*
D
100 ml
40 ºC
50 ml
*
E
150 ml
60 ºC
50 ml
*
F
150 ml
40 ºC
50 ml
*
* Lea e inserte la temperatura del agua a
temperatura ambiente.
11
III Metal
D. Tornillo versus Agua
III C. Dos Tornillos de
1.
la masa
del tornillo
en Compare
6. Luego,
el vaso
precipitado de
que
1. Mida
Coloque
los dos
tornillosgrande
en uny colóquelo
vaso de 4.
lostome
cambios
de temperatura
en agua
los dos
un
vaso
de
precipitado
de
vidrio.
Coloque
una
dejó
a
un
lado,
colóquelo
en
el
quemador
precipitado con agua y caliéntelo en el quemador vasos y trate de explicar las razones de cualquier y
cantidad
agua
conporlavarios
misma
masa¿Los
que diferencia.
el caliéntelo
hastaa que
el agua
justo comience
hasta
que elde
agua
hierva
minutos.
Prepárese
compartir
el razonamiento
de su a
tornillo
en
otro
vaso
de
precipitado
de
vidrio
y
hervir.
Use
el
termómetro
para
tomar
la
tornillos están a la misma temperatura?
grupo con el grupo completo.
déjelo aparte para más tarde.
temperatura del agua hirviendo, luego vierta
inmediatamente toda el agua en el otro vaso de
¿Cómo lo sabe? Registre la temperatura de los
plumavit con agua de la llave. Rápidamente, tome
tornillos.
la temperatura del agua en el vaso de plumavit y
continúe registrando la temperatura por tres
2. Añada agua al vaso de precipitado con el minutos.
tornillo hasta que esté bien cubierto. Coloque
este vaso de precipitado en el quemador para
AGUA + DATOS DEL AGUA
calentarlo.
Temperatura
Inicial Agua
1 Minuto
5. ¿De
qué manera esta actividad muestra que calor y
2 Minutos
2. Coloque cantidades iguales de agua de la llave temperatura
no son lo mismo?
3 Minutos
en3.dos
vasos de el
plumavit
para cubrir
Mientras
vaso (lo
desuficiente
precipitado
se está
completamente
el
tornillo
más
grande).
Registre
calentando, coloque cantidades iguales
de laagua
temperatura del agua en cada vaso.
de la llave en cada vaso de plumavit. Los vasos
deberían llenarse aproximadamente hasta la
mitad. (Lo suficiente para cubrir el tornillo).
4. Deje que el agua que contiene el tornillo hierva
por al menos tres minutos. ¿Cuál es la
temperatura del tornillo ahora?
3. Use las pinzas para transferir los tornillos desde
el agua hirviendo a los dos vasos de plumavit,
colocando inmediatamente las tapas. Mida y
registre la temperatura del agua en cada vaso
después de 30 segundos.
7. A partir de sus datos, ¿qué puede inferir
acerca de cualquier diferencia en la cantidad de
energía calórica que fue transferida por el tornillo
caliente y por el agua caliente?
5. Use pinzas para sacar el tornillo del agua
hirviendo y cuidadosamente póngalo en uno de
los vasos de plumavit con agua de la llave.
Inmediatamente lea y registre la temperatura del
agua. Continúe registrando la temperatura del 8. ¿De qué manera esta actividad ilustra que
agua por tres minutos cada 1 minuto.
calor y temperatura no son lo mismo?
TORNILLO + DATOS DEL AGUA
Temperatura
Inicial Agua
1 Minuto
2 Minutos
3 Minutos
9. ¿Qué idea importante revela esta actividad que
la actividad anterior no revela?
12
III E. Calor, Temperatura y Cambio de Estado
1. Coloque el quemador en nivel medio para que 4. ¿Se mantuvo constante la salida de calor del
pueda calentarse. Mientras tanto, llene un vaso de quemador durante el período durante el cual
precipitado con hielo picado hasta la mitad. Mida y recolectó los datos (para su mejor aprendizaje)?
registre la temperatura del hielo.
2. Coloque el vaso precipitado con hielo en el
quemador y comience a calentarlo. Mida y registre
la temperatura a intervalos de 1 minuto. 5. ¿Aumentó uniformemente la temperatura
Asegúrese de sostener la ampolla del termómetro durante el proceso de calentar el hielo? Explique
lejos del fondo del vaso. Revuelva continuamente
mientras se hacen las mediciones, hasta que se
hayan registrado al menos tres mediciones
después que el agua comienza a hervir
vigorosamente.
3. Grafique sus resultados en papel milimetrado.
6. ¿De qué manera esta actividad muestra que
calor y temperatura no son lo mismo?
Temp.
tiempo
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III F. Coherencia
1. Compare las siguientes fuentes comunes
de calor en términos de temperatura y de
energía calórica que cada uno puede aportar.
(Ver la escala que sigue).
a. fósforo quemándose
b. bañera con agua hirviendo
c. horno en una fábrica de acero
d. filamento de ampolleta incandescente
brillando
e. fuego en una estufa de madera
Calor Alto
Temperatura Alta
CASILLA A
Calor Bajo
Temperatura Alta
CASILLA B
Calor Alto
Temperatura Baja
CASILLA C
Calor Bajo
Escala arbitraria para comparar las fuentes de Temperatura Baja
calor:
CASILLA D
Calor Alto… Una fuente de calor que podría
calentar una habitación en un día frío
de invierno.
Calor Bajo… Una fuente de calor que no 3. Saque su lista grupal de “Ideas acerca de la
podría calentar una habitación en un
Transferencia de Calor a la Materia”. Añada
día frío de invierno.
cualquier idea nueva que haya surgido durante
Temperatura Alta… Una fuente de calor que
esta PREGUNTA. También mire las ideas
está cerca o sobre los 1000 grados
colocadas previamente en la lista para ver si
Celsius, la temperatura encontrada
hay alguna que su grupo quisiera modificar o
en el filamento de metal blanco que
mejorar.
ha sido calentado mediante energía
eléctrica.
Temperatura Baja…Una fuente de calor,
como una llama, que habitualmente 4. Verifique su lista grupal de “Preguntas acerca
está bajo los 500 grados Celsius y no
de la Transferencia de Calor a la Materia”. ¿Se
causa que el filamento de metal se
han respondido algunas preguntas? ¿Hay
vuelva blanco.
preguntas nuevas que su grupo quisiera añadir
a la lista?
2. Haga una tabla como la que se muestra en
la siguiente columna. Use la información de
arriba para clasificar las fuentes en una de las
cuatro casillas de la tabla. Prepárese a
defender la clasificación de su grupo en una
discusión con el grupo completo.
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III G. Aplicación
Considere las siguientes experiencias E. El agua no se puede congelar a no ser que
cotidianas. Explique cada una usando las interactúe con un material que está a una menor
ideas científicas que ha desarrollado durante el temperatura.
taller. Para cada una, trate de hacer un “dibujo
de partículas” para ilustrar qué está
sucediendo.
A. Cuando se coloca un balde de agua caliente F. La temperatura de una olla con sopa hirviendo
en una sala, la lectura de un termómetro en el quemador se mantiene constante a pesar de
puesto en el balde siempre disminuye, que el quemador está en nivel ALTO.
alcanzando la lectura del termómetro en la
pared de la sala.
G. Se coloca una pequeña cantidad de agua a
B. Cuando se coloca un jarro de agua fría en temperatura ambiente en una olla y se coloca una
una sala, la lectura del termómetro en el jarro mayor cantidad de agua a temperatura ambiente
siempre aumenta, acercándose a la lectura del en una segunda olla igual a la primera. Ambas se
termómetro en una pared de la sala.
ponen en quemadores idénticos para calentarse,
pero toma más tiempo y más combustible para
que la temperatura del agua que estaba en mayor
cantidad alcance la misma temperatura final que
la cantidad menor.
H. Cuando se pone un recipiente de agua caliente
C. Cuando se coloca una cuchara en una taza en una sala, la temperatura del agua descenderá
con café caliente, la temperatura del café sustancialmente, mientras que no hay cambio
desciende y aumenta la temperatura de la aparente en la temperatura de la sala.
cuchara.
D. Cuando dos objetos a la misma temperatura
se juntan, no ocurren cambios en la
temperatura.
15
IV PREGUNTA
¿De qué Manera Calentar (o Sacar Calor) de una
Muestra de Materia puede Afectar su Estado Físico?
16
IV- A. Cambios de Estado Físico
1. Comúnmente la materia existe en tres estados 3. Discuta con su grupo sus ideas acerca de
físicos: sólido, líquido y gas. La materia puede cualquier cambio de energía que acompaña los
cambiar de un estado físico a otro. Tales diversos cambios de fase.
cambios a veces son referidos como cambios
de fase. En su grupo, provoque una lluvia de
ideas de todos los términos científicos que pueda
pensar que se usan para describir diferentes
cambios de fase, como la evaporación.
2. Para cada término que su grupo haya puesto
en la lista, identifique el cambio de fase al cual
se refiere. (Por ejemplo, evaporación es el
proceso mediante el cual un líquido cambia a un
gas.)
4. Trabaje con su grupo para crear un diagrama,
red de palabras u otro organizador gráfico que
ilustre sus ideas consensuadas acerca de los
cambios de fase y cualquier cambio de energía
que los acompañan. Despliegue su producto en
un papelógrafo y prepárese a discutirlo con el
grupo completo.
17
IV- B. Evaporación: El Líquido que Desaparece
1. Remoje un cotonito con alcohol y luego frótelo
en el palma de su mano. Agite rápidamente su
mano hacia delante y hacia atrás. ¿Cómo se
siente su mano? ¿Está mojada o seca?
4. Cualquier proceso que requiere o toma de
energía calórica se denomina endotérmico.
Cualquier proceso que entrega energía calórica
se llama exotérmico. La evaporación, ¿es un
proceso endotérmico o exotérmico? ¿Cuál es la
razón de su respuesta?
2. ¿Qué pasó con el alcohol y por qué su mano 5. Imagine que está nadando en una piscina al
se siente fría? Discuta sus respuestas a estas aire libre en un día muy cálido de verano. ¿Por
preguntas con su grupo.
qué se siente muy fresco cuando sale de la
piscina? ¿Cuándo deja de sentirse así?
3. Si hiciera esta actividad con los estudiantes de
su clase y les preguntara que pasó con el
alcohol, ¿qué cree que dirían?
18
IV- C. Condensación: El Hotel “Gota de Rocío”
1. Lea y discuta con su grupo “El Misterio del 3. Suponga que los dos jarros de agua representan
Hotel Gota de Rocío”
el Hotel Gota de Rocío. ¿Cuándo esperaría ver
gotas de agua formándose fuera de las ventanas?
¿Y en la parte interna de las ventanas?
EL MISTERIO DEL HOTEL GOTA DE
ROCÍO
El Hotel Gota de Rocío es una
residencial que tiene un problema. Las
ventanas siempre están cubiertas con
tantas gotas de agua que los turistas
nunca pueden disfrutar de la vista
panorámica que está afuera. Aún más
inquietante es el hecho de que a veces
las gotas están fuera de las ventanas y
a veces están dentro. ¿Puede explicar
lo que está sucediendo?
2. El líder del taller llevará a cabo una
demostración en silencio que le puede ayudar
a resolver el misterio del Hotel Gota de Rocío.
a. Primero, mire los dos jarros de vidrio
vacíos. Prediga qué sucederá si uno de los
jarros se llena hasta la mitad con agua
caliente y el otro con agua fría. ¿Dónde
predice que se formarán las gotas de agua?
Discuta sus ideas con su grupo y traten de
llegar a una predicción.
4. Muchos estudiantes jóvenes (¡y otros no tanto!)
creen que las gotas de agua fuera de un vidrio
vienen del líquido que está dentro que pasó a
través del vidrio. Como profesor, ¿qué puede hacer
para ayudar a disipar esta noción y convencer a los
estudiantes que el agua viene del aire?
b. Ahora observe mientras se añade agua
caliente y agua fría a los jarros respectivos.
¿Fueron correctas sus predicciones?
¿Cómo puede explicar las gotas de agua
que se formaron?
19
IV- D. El Ciclo del Agua
El ciclo del agua es un tema de estudio importante
en los cursos más bajos. Las siguientes son tres
actividades diferentes que habitualmente se usan
para abarcar este tema en los cursos más bajos.
Ejecute cada actividad, y luego evalúela en
términos de qué tan buena es para usarla con los
estudiantes como un modelo del ciclo del agua.
Parte 2: Nube en un Jarro
Introduzca una pequeña cantidad de humo en el
jarro de vidrio y coloque rápidamente la tapa.
Ponga un cubo de hielo encima de la tapa.
Observe cualquier cambio que ocurra dentro del
jarro. (Debería ver formarse una nube).
¿Cómo puede explicar sus observaciones?
Describa cómo esto representa parte del ciclo
del agua.
Parte 1: Fábrica de lluvia
Coloque los cubos de hielo en la olla de metal.
Pase un paño en el fondo de la olla para
asegurarse que esté inicialmente seca. Luego,
sostenga la olla sobre el vaso de precipitado de
agua hirviendo. ¿Qué ve formándose en el fondo
de la olla de metal?
Parte 3: Destilador Solar
Ponga de 3 a 5 cm. de agua con barro en el
¿De qué forma esta demostración imita el ciclo del recipiente grande. Coloque el vaso limpio y vacío
agua? ¿De qué manera es diferente?
en el centro del recipiente, rodeado por el agua.
Cubra el recipiente con el plástico transparente,
dejándolo un poco suelto. Asegúrese que el
plástico se adhiera completamente a los bordes
del recipiente. Coloque una pequeña piedra o
una moneda encima del plástico, directamente
sobre el vaso. Coloque el recipiente bajo la luz
del sol. Observe después de una hora. Describa
cómo se puede usar el destilador solar para
modelar el ciclo del agua.
20
IV- E. ¿Qué está Hirviendo?
1. Imagine que dos ollas idénticas llenas con
cantidades iguales de agua están en
quemadores adyacentes en su cocina. Ambos
quemadores están en nivel MEDIO-ALTO. La
temperatura del agua en la primera olla es
40 °C, mientras que la temperatura del agua
en la segunda olla es 100 °C. Compare y
contraste qué está sucediendo en cada olla.
¿Qué cambios ocurrirían en cada olla en el
curso de dos minutos? Discuta las ideas
dentro de su grupo.
2. ¿Qué está realmente “hirviendo”? discuta sus
ideas en su grupo acerca de la ebullición tratando
de responder las siguientes preguntas:
¿De qué manera la ebullición es diferente de la
evaporación común?
Cuando hierve el agua en una olla en la cocina,
¿por qué la temperatura del agua se mantiene
constante (aproximadamente 100 C) a pesar
que el quemador está aportando continuamente
energía calórica?
¿Por qué el agua hierve aproximadamente a los
100 C, y no a alguna otra temperatura?
¿Alguna vez el agua hierve a alguna otra
temperatura?
¿Todos los líquidos
temperatura?
hierven
a
la
misma
No se preocupe si su grupo no puede responder
muchas de estas preguntas. La siguiente actividad
debería proporcionar la mayoría de las respuestas.
21
IV- F. Cambiando el Punto de Ebullición del Agua
1. Anteriormente, en la actividad IV-C, usted 3. ¿Qué está realmente “hirviendo”? ¿Qué
determinó el punto de ebullición del agua. En esta determina la temperatura a la cual el agua hierve?
actividad investigará si el agua puede hervir a otra
temperatura.
2. Tire el émbolo de la jeringa preparada 4. ¿Cómo funciona una olla a presión para
especialmente. (Será difícil porque se está cocinar la comida más rápido?
creando un vacío entre el agua y el émbolo).
Describa cualquier cambio que vea en el agua.
¿El agua está caliente o fría? ¿Está hirviendo?
22
IV- G. ¿Mantequilla o Margarina?
1. Un elegante restaurante asegura servir las
comidas naturales más frescas y finas, pero
usted sospecha que está sirviendo margarina
barata en vez de mantequilla. ¡El siguiente
experimento puede proporcionarle una forma
de encontrar la verdad!
Experimento A: ¿Cómo se comparan los
puntos de fusión de la mantequilla y la
margarina?
A su grupo se le dará un tubo de ensayo de
mantequilla y otro con margarina.
Coloque un termómetro en cada tubo de ensayo.
Lea y registre la temperatura inicial en cada tubo
de ensayo, asegurándose que el termómetro no
2. En este experimento, necesitará calentar toque el fondo del tubo.
tubos de ensayo con mantequilla y margarina.
En vez de calentar los tubos de ensayo
directamente, los introducirá en un vaso de Introduzca los tubos de ensayo con mantequilla y
precipitado con agua que ha sido mantenido a margarina en el baño de agua y continúe leyendo
una temperatura constante de 60°C. A esto se y registrando las temperaturas a intervalos de 30
le llama “baño de agua”. Permite que la segundos. Puede usar las tablas de la página
mantequilla y la margarina se calienten más siguiente para registrar sus datos. Tome al menos
lenta y uniformemente, previene que se cuatro lecturas después que la margarina y la
calienten
demasiado
y
evita
posibles mantequilla se han derretido completamente.
erupciones o quemaduras. Para prepararse
para el experimento, coloque un vaso de
precipitado con agua en el quemador y Grafique los datos para la margarina y la
caliéntelo hasta una temperatura de 60°C. mantequilla en el mismo gráfico, usando dos
Durante el experimento, continúe verificando la colores diferentes. Rotule el gráfico “Curva de
temperatura
de
su
baño
de
agua Calentamiento para la Margarina y la
frecuentemente, y asegúrese que se mantenga Mantequilla”.
constante a 60°C.
¿Cuáles son los puntos de fusión de
mantequilla y la margarina que revela
experimento de su grupo?
la
el
¿Cómo se comparan sus resultados con los de
otros grupos que hicieron el mismo experimento?
3. El líder del taller le asignará a su grupo
ejecutar ya sea el Experimento A o el ¿Cómo se comparan los resultados de su grupo
con los de los grupos que hicieron el otro
Experimento B.
experimento?
23
IV- G. ¿Mantequilla o Margarina?
Experimento B: ¿Cómo se comparan los MANTEQUILLA:
puntos de congelación de la mantequilla y la
Tiempo
margarina?
A su grupo se le dará un tubo de ensayo con
mantequilla y otro con margarina.
Coloque un termómetro en cada tubo de ensayo e
introduzca los tubos de ensayo en el baño de
agua.
Temp.
Caliente los tubos de ensayo hasta que los
contenidos de ambos se hayan derretido
completamente.
Saque los tubos de ensayo del agua y registre
inmediatamente la temperatura en cada uno
(asegurándose de no dejar que el termómetro
toque el fondo del tubo de ensayo).
MARGARINA:
Mientras el tubo de ensayo se enfría, lea y registre
las temperaturas de ambos tubos a intervalos de
30 segundos. Puede usar las tablas de la
siguiente columna para registrar sus datos.
Tome al menos cuatro lecturas después que la
margarina y la mantequilla se han solidificado
completamente.
Tiempo
Temp.
Grafique los datos para la margarina y la
mantequilla en el mismo gráfico, usando dos
colores diferentes.
Rotule el gráfico “Curva de Enfriamiento para la
Mantequilla y la Margarina”.
¿Cuáles son los puntos de congelación de la 4. ¿Cómo usaría este método para averiguar si se está
mantequilla y la margarina que revela el sirviendo mantequilla verdadera en el restaurante?
experimento de su grupo?
¿Cómo determinó estos resultados?
5 ¿Qué ideas importantes acerca de la fusión y
¿Cómo se comparan sus resultados con los de congelación se hicieron evidentes a través de esta
otros grupos que hicieron el mismo experimento? actividad?
¿Cómo se comparan los resultados de su grupo
con los de los grupos que hicieron el otro
experimento?
6. ¿La fusión es un proceso endotérmico o exotérmico?
¿Y la congelación?
24
IV- H. Cambiando el Punto de Congelación del Agua
1. Llene el tarro con hielo molido y unas pocas
cucharadas de agua. Revuelva. ¿Qué nota en
la parte externa del tarro?
¿Cuál es la
temperatura del agua con hielo dentro del
tarro?
4. ¿Puede explicar por qué y cómo se usa la sal
para hacer helado?
OPCIONAL: ¡Haga un poco de helado y pruebe
sus ideas!
2. Seque la parte de afuera del tarro con una
toalla. Añada varias cucharadas de sal a la
mezcla de agua con hielo dentro del tarro.
Revuelva y continúe revolviendo. ¿Qué nota en
la parte externa del tarro? ¿Qué está
sucediendo con el hielo dentro del tarro? ¿Se
está congelando o derritiendo?
Tome la
temperatura de la mezcla de hielo, agua y sal
dentro del tarro. ¿Cómo se compara con la
temperatura cuando el tarro no tenía sal?
5. Si el tiempo lo permite, trate de añadir otras
cosas al hielo molido en el tarro (azúcar, alcohol,
anticongelante) para ver si tienen el mismo efecto
que la sal.
3. Basándose en sus observaciones, ¿qué 6. ¿Cuál es la idea importante que ilustra esta
puede inferir acerca de cómo la sal afecta el actividad?
punto de congelamiento del agua?
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IV- I. Coherencia
IV- J. Aplicación: Atrapando Vapor (OPCIONAL)
1. ¿Qué le pasaría a un vaso de precipitado 3. Saque su lista grupal de “Preguntas acerca de
con agua en la luna? ¿Qué evidencia tiene la Transferencia de Calor a la Materia”. En este
para apoyar su respuesta?
momento ¿qué preguntas puede responder?
¿Hay preguntas nuevas que quisiera añadir a la
lista?
2. Saque su lista grupal de “Ideas acerca de la
Transferencia de Calor a la Materia”. Añada
cualquier idea nueva que haya sido
desarrollada
durante
esta
PREGUNTA.
También puede hacer modificaciones a las
ideas que había colocado previamente.
26
1. En frente de la sala, el líder del taller ha
preparado un destilador simple para producir
vapor. El desafío de su grupo es encontrar una
forma de recolectar en un tubo de ensayo
estándar el máximo de este vapor posible.
2. Hay un antiguo dicho de que una quemadura
de vapor es mucho peor que una de agua
hirviendo. ¿Es sólo un cuento viejo o hay mérito
científico en esta idea?
Discuta sus pensamientos en su grupo y traten de
llegar a un consenso. Prepárese a compartir las
ideas de su grupo y apoyarlas con evidencia.
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V REFLEXION
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V Reflexión ¿Qué Hemos Aprendido?
Más abajo está una copia de la “demostración
hipotética” que usted respondió en la primera
actividad. Trabaje con su grupo para volver a este
ejercicio y reflexionar acerca de cómo y por qué,
algunas de sus respuestas pueden haber cambiado
como resultado de este taller
2. ¿Son realmente posibles estos resultados? Si
es así, ¿cuál podría ser la causa de las
diferencias en la manera en que cambió la
temperatura? Provoque una lluvia de ideas en
su grupo con todas las posibilidades que
puedan pensar y regístrelas abajo. Prepárese a
compartir sus ideas con el grupo completo.
1. Considere la siguiente demostración imaginaria:
El líder del taller le muestra tres jarros idénticos
rotulados A, B, y C. Las partes externas de los
jarros, incluyendo las tapas, han sido pintadas de
negro, por lo que no se puede ver lo que hay dentro
de ellos. El líder del taller coloca los tres jarros bajo
la luz directa del sol. Se usa un termómetro
insertado a través de una abertura en la tapa para
registrar la temperatura de los contenidos a
intervalos de 2 minutos. Se usa otro termómetro
para monitorear la temperatura ambiente. Más
abajo están los datos recolectados:
0 min
2 min
4 min
6 min
8 min
10 min
A
21º
22º
23º
24º
25º
26º
B
21º
26º
25º
29º
32º
34º
3. Si el líder del taller hubiera continuado
tomando lecturas de la temperatura, ¿hubiera
seguido aumentando la temperatura en cada
jarro? Si es así, ¿cree que la temperatura
habría detenido su aumento en un cierto punto?
¿Cuándo y por qué?
4. ¿Cómo cree que se verían afectados los
resultados del experimento si
A) la temperatura inicial dentro de cada jarro
fuera 18ºC ?
B) cada jarro contuviera sólo
mismo tipo de materia?
la mitad del
C) los jarros estuvieran pintados de blanco en
vez que negro?
D) se hubieran usado recipientes de metal
negro en vez de jarros de vidrio?
C
21º
23º
23º
23º
23º
24.7º
Durante el experimento, la temperatura ambiente se
mantuvo constante a 37ºC
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APENDICE
Ideas Informales de los Niños respecto a las Ciencias
30
• Los niños tienen ideas informales respecto a las ciencias, que están
basadas en las experiencias que han tenido con los fenómenos científicos.
• Las ideas de los niños pueden ser perfectamente lógicas para ellos, dadas
sus experiencias y niveles de desarrollo intelectual.
• Las ideas de los niños deben ser respetadas. (No son “incorrectas” sino más
bien “diferentes”; no son “errores”, sino más bien “preconcepciones”.)
• La labor de un profesor es averiguar cuáles son las ideas de los niños y
luego guiarlos hacia una mayor comprensión a través de actividades de
aplicación, investigaciones e interacciones con pares y adultos.
• Los niños sólo pueden lidiar con las ideas que están dentro de los límites de
su desarrollo intelectual. Los niños pequeños sólo pueden formar ideas a
través de la interacción con cosas concretas que puedan ver, observar y
manipular. No pueden pensar en términos abstractos hasta un nivel mucho
mayor.
• A pesar que el curso de básica al cual se enseña dicta el nivel en que se
encuentra, hay muchas diferencias individuales entre los niños, en términos
de su desarrollo y nivel de ideas científicas. Los profesores deben tomar en
cuenta estas diferencias individuales cuando planifican sus clases.
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Planificación Pedagógica
Nota: este documento es un informe de lo que pretende realizar con sus estudiantes al seguir este taller. El
líder de este taller de OPPS necesitará quedarse con una copia de esto para sus registros como parte de la
evaluación para el proyecto. Puede que más adelante se le pida informar los resultados de su plan
pedagógico al evaluador del OPPS. Por favor guarde su copia de este documento para su uso posterior.
INFORMACION PERSONAL
Nombre:
Escuela:
Teléfono:
CONTEXTO DEL PROGRAMA
Curso o Nivel con el cual pretende trabajar:
Nº de estudiantes en la clase:
¿Cómo describiría a su curso?
TEMAS CIENTIFICOS
Temas científicos que pretende investigar con sus estudiantes:
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Planificación Pedagógica (Continuación)
Cuando haya terminado su planificación, por favor entregue detalles bajo cada uno de estos temas que
comprenden el ciclo de aprendizaje. Use el reverso de esta hoja para más detalles y explicaciones.
ELICIT
EXPLORACION
PREGUNTA
EXPLORACION
COHERENCIA
APLICACION
VALORACION
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