Intercambio de energía térmica TEMA: calor y temperatura comprendan la noción de calor señalando su relación con la energía interna de todos los cuerpos; reconozcan las diferencias conceptuales entre las nociones de calor y temperatura, ya que es frecuente la utilización de estos para describir un mismo fenómeno en ámbitos no académicos; identifiquen los fenómenos en el mundo donde se intercambia energía térmica. Que esta situación se produzca de manera intuitiva y no sistemática ; se apropien y utilicen el lenguaje simbólico y las representaciones abstractas; Fundamentación La siguiente secuencia didáctica se propone que los alumnos de Fisicoquímica que se estudia en el 3er año de la Escuela Secundaria, En esta secuencia didáctica nos enfocamos en las ideas de calor y temperatura, los cuales son nociones importantes debido a que son saberes fundamentales y transversales a todos los demás contenidos de las ciencias naturales. Por un lado, esta propuesta pretende promover en los estudiantes la argumentación de los procesos y fenómenos naturales como un sistema de relaciones de interacción entre sus componentes. Por otro lado, y no menos relevante, formar sujetos críticos con respecto al quehacer científico para promover la reflexión sobre cuestiones éticas acerca de la ciencia. Contenidos generales: - Concepto de energía térmica - Diferencias entre calor y temperatura - Presentación de las unidades de temperatura: Celsius y Kelvin Objetivos generales: - Poder establecer la distinción entre calor y temperatura - Reconocer los efectos de la variación de temperatura en los cuerpos - Identificar procesos simples de intercambio térmico en la vida diaria Intervención didáctica: Clase 1 Módulos: 2 Actividad 1: calor y temperatura Introducción: Para comenzar, el docente realiza un breve repaso de la teoría cinético molecular haciendo énfasis en el movimiento de las partículas como proporcional a la energía interna microscópica. Una de las maneras de denostar de manera simple que tanto se mueven las moléculas de algún cuerpo es observando que tan caliente esta. Entonces, para presentar el concepto de calor, el docente preguntará a los alumnos si el calor es algo que poseen todos los cuerpos o que creen qué es. Los alumnos debaten sobre sus posturas. Posteriormente, el docente introduce el concepto de temperatura planteando si es un sinónimo del calor. El cual la temperatura es un indicador de cuan caliente esta un cuerpo y no si es el calor propio dicho, ya que el calor es la transferencia de energía Objetivos Relacionar los conceptos teóricos con ejemplos de la vida cotidiana para diferenciar y conceptualizar los términos de calor y temperatura. Entender que la temperatura no es algo que pueda determinar mediante el tacto. Momento 1 Entonces para empezar se planteará una experiencia, donde se pretende que los estudiantes pongan de manifiesto su opinión sobre la validez del tacto como criterio adecuado para medir la temperatura. Para esta se necesitará tres vasos con agua, los cuales deben ser colocados en la mesa donde todos observen. Uno de esos tendrá agua bastante fría, otro con agua caliente y otro con agua tibia. Se pedirá que dos alumnos se animen a pasar al frente para participar de esta. Uno de los alumnos sumergirá un dedo en el vaso con agua caliente, mientras tanto el otro alumno lo sumergirá en el vaso con agua fría. Ambos estarán unos segundos así. Inmediatamente después se les pedirá a los alumnos que coloquen conjuntamente su dedo en el vaso con agua a temperatura ambiente. Momento 2 Hecho esto se les preguntará a los alumnos ¿Qué sensación le da a cada uno tocar este mismo recipiente con agua a temperatura ambiente? El estudiante que tocó primeramente el recipiente con agua fría sentirá que el agua a temperatura ambiente está tibia. El otro, el que tocó al principio el recipiente con agua caliente, sentirá que el agua a temperatura ambiente está fría. Creemos que alguno de los dos está equivocado, pero no sabemos quién, por lo que no podemos llegar a un acuerdo respecto a la temperatura del agua. Frente a esto el docente preguntará ¿Es el tacto un criterio adecuado para medir la temperatura? ¿Por qué? Conjuntamente se tratará de llegar a la conclusión de que el sentido del tacto no funciona como un criterio válido para medir la temperatura de los objetos. La circulación de las diferentes interpretaciones de los alumnos genera un espacio que les permite detenerse en la situación, argumentar sobre sus posturas y a través del razonamiento interpretar las respuestas. Actividad 2: escalas térmicas Introducción Para esta parte el docente pasará a dar una definición de temperatura para que los alumnos apunten en sus carpetas: vamos a llamar Temperatura a La cantidad que indica lo caliente o frío que está un objeto o una sustancia con respecto a una referencia, según determinada escala. Objetivos Pasaje de escalas térmicas: Celsius y kelvin Mediciones de temperaturas. Momento 1 Entonces, planteando los cambios de estado del agua como referencia, se presenta la escala Celsius. Luego, el docente presenta la escala Kelvin exponiendo las diferencias con la escala Celsius La argumentación se basa en los conceptos explicados anteriormente. Si se utiliza en la escala Celsius grados negativos, entonces la temperatura sigue variando. Es decir, hay transferencia de calor y el cuerpo en cuestión tiene energía térmica en temperaturas menores a los 0 ºC. El docente expresa que la escala Kelvin depende de la transferencia de energía, no de los cambios de estado del agua Por ejemplo nosotros usamos la escala Celsius o centígrada donde la temperatura de congelación del agua la denominamos cero grado centígrado (0°C) y 273 para grados kelvin, y la temperatura a la que hierve el agua, es cien grados centígrados (100°C)y 373 para grados kelvin. Momento 2 Para seguir el docente hará referencia al Termómetro, el cual es un instrumento, que como todos sabemos nos sirve para medir la temperatura de algo. Volviendo a la situación anterior si uno tenía fiebre, el líquido (Mercurio) que estaba dentro del termómetro iba a ascender. Esto sucede porque las partículas invisibles a nuestros ojos, que conforman al líquido, están en continuo movimiento, las cuales se van a mover con más intensidad si las someto a una temperatura mayor, como consecuencia de esto la sustancia va a tender a expandirse, es decir a ocupar más espacio. Cuando esto ocurra vamos a decir que hubo una dilatación térmica. Se mostraran 2 termómetros de forma comparativa con la fórmula de pasajes de Celsius a kelvin y viceversa.
