Planificación Fìsica 4to año. Intercambio de energía en seres vivos

Apellido y
nombres
Materia
Título y unidad
didáctica
Dirigido curso
Tiempo estimado
Bertúa, Valeria Alejandra
Introducción a la física
La energía térmica.
Si intercambiamos energía sobrevivimos todos.
4to año
2 horas
Saberes previos:
Conceptos previos: Conducción, convección y radiación.
Calentamiento global.
Objetivos de aprendizaje:
Conceptos clave
 Intercambio de calor entre seres vivos y
ambiente.
Competencias científicas
o Formulación de hipótesis
o Lectura de gráficos.
o Argumentación de sus predicciones.
o Determinación de variables.
o Análisis de resultados
o Obtención de conclusiones y la capacidad de
explicarlas.
Materiales necesarios:
Libros de biología en los que se trate el tema de animales endotermos y ectotermos
Secuencia de la clase:
1. Disparador:
Voy a pedirles que armen grupos y voy a mostrar estos gráficos en el pizarrón
Voy a pedirles que, a partir de algunas preguntas disparadoras, expliquen lo que podremos leer en los gráficos.
Las preguntas orientadoras serían:
Doc.: ¿Qué variables hay en ellos?
Doc.: ¿Alguna de ellas depende la otra o ambas son independientes? ¿Cuándo decimos que las variables
son independientes?
Doc.: ¿Cómo explicarían lo que dicen los gráficos?
Doc.: ¿Cómo podríamos leer el gráfico de la serpiente? ¿Y el del ratón?
Doc.: ¿Qué están indicando esas temperaturas? O ¿Cómo podríamos explicar lo que vemos en esos
gráficos?
2. Secuencia de la actividad (especificando los pasos a seguir y las diferentes situaciones de enseñanza):
Las respuestas o resoluciones del trabajo que espero son las siguientes:
Doc.: ¿Qué variables hay en ellos?
Alumnos: Las temperaturas externas e internas.
Doc.: ¿Alguna de ellas depende la otra o ambas son independientes?
Espero que consulten sobre qué es una variable independiente
Alumnos: Son independientes profe, porque la temperatura externa no la puedo modificar y la interna, la
regula el cuerpo.
Doc.: ¿Cómo explicarían lo que dicen los gráficos?
Alumnos: En el ratón vemos que si la temperatura externa se modifica la temperatura corporal no cambia,
pero en el de la víbora cuando la temperatura externa cambia, aumenta o disminuye, la temperatura corporal
también aumenta o disminuye.
Tiempo estimado: 15 minutos.
Voy a pedirle a un grupo al azar que no haga el trabajo, luego de finalizada la actividad voy a pedirles que
cada grupo cuente a qué conclusiones llegó y cómo lo hizo, mientras que al grupo que no hizo el trabajo le voy a
pedir que vaya tomando nota de lo que hizo cada grupo y las conclusiones a las que llegó cada grupo para que
ese grupo actúe como evaluador del resto. Voy a pedirles que presten especial atención a aquellas cosas que no
crean correctas para ofrecer posibles correcciones y a aquellas que crean muy buenas o correctas para reforzarles
eso.
Luego, al grupo “evaluador” les voy a pedir que pasen al pizarrón y escriban las conclusiones en las que
coinciden los demás y las que no son coincidentes. La idea de esto es que a todos les queden registradas las ideas
en sus carpetas porque les voy a pedir que las copien y que nos queden reunidas para luego trabajar con eso.
Tiempo estimado: 15 minutos
A partir de esta actividad espero que lleguen a la idea que existen organismos que son capaces de regular
su temperatura corporal y otros que no lo pueden hacer. En el caso de estos su temperatura corporal está en
estrecha relación con la temperatura ambiente.
Doc.: A partir de estas conclusiones, digo, entonces que no todos los organismos regulamos la temperatura
de igual manera. ¿De qué manera podemos explicar que los ectotermos ven afectada su temperatura corporal por
el ambiente y no pasa eso con los endotermos?
Alumnos: Porque el calor que está afuera de su cuerpo entra al cuerpo por conducción profe, como lo vimos
antes.
Doc.: Ah, y ¿su cuerpo no genera calor entonces?
Alumnos: Si, pero afuera hay más calor que adentro del cuerpo y por eso el calor va hacia adentro y no del
cuerpo hacia afuera.
Doc: Aahh que bien, hay calor en juego.
Alumnos: Si profe, porque hay temperatura.
Doc.: ¿La temperatura es calor?
Alumnos: No, pero si decimos que hace tantos grados.
Doc: ah la usamos para medir el calor entonces.
Alumnos: Si, claro.
Doc.: Bueno, ustedes me dijeron que la temperatura era una variable y que la usamos para medir el calor,
¿de qué otra cosa puede depender la energía calórica?
Alumnos: No sé profe...
Doc.: Pensemos, ¿Será igual la cantidad de calor que ingrese al cuerpo de nuestra serpiente que al de un
lagarto?
Alumnos: no profe, ahhh de la masa…
Doc.: Buenísimo, ¿Cómo creen que será esa dependencia? Digo, si aumento la temperatura, ¿qué pasa con
el calor?
Alumnos.: Aumenta.
Doc.: Y ¿si aumento la masa?
Alumnos: …También aumenta, porque necesito más calor para calentar más cantidad de masa.
Doc.: Genial. Veamos si podemos obtener una ecuación matemática a partir de estas conclusiones:
Vamos a representar al calor como “Q”, a la masa con una “m”, a la temperatura con una “t”. Pensemos en
esa relación entre Q y m. Según ustedes a medida que la masa es mayor, el calor es mayor, ¿verdad?
Alumnos: Si profe.
Doc.: Bien. Entonces, ahora pienso en qué proporción aumentará el calor en relación a la masa suponiendo
que lo único que yo puedo variar es la masa, quiero decir, si aumento la masa al doble…¿La cantidad de calor
que voy a usar para calentarla, será cuánto?
Alumnos: El doble.
Doc.: Con la temperatura, pasaría lo mismo, digo, si dejara la masa constante, a mayor temperatura, me
dijeron que el calor era mayor, ¿en la misma proporción que la masa?
Digo, si el calor es el doble ¿quiere decir que la temperatura es el doble?
Alumnos: Si.
Doc.: Genial, eso quiere decir que son directamente proporcionales, es decir que ambos aumentan o
disminuyen en igual proporción. En matemática, ¿Cómo expresamos eso? Digo, ¿con qué operación expresamos
proporcionalidad directa?
Alumnos: si multiplicamos.
Doc: O sea, ¿puedo expresar eso así?
𝑄 ≅ 𝑚. 𝑡
¿Cómo interpreto eso?
Alumnos: Eso lo entiendo como que, si la masa aumenta y la temperatura se mantiene, entonces Q aumenta
y lo mismo si mantenemos la masa constante.
Doc.: Genial, dos cosas me quedan por decir, la primera es…estamos pensando en que la temperatura puede
ser más o menos, o sea que puede aumentar o disminuir, ¿cómo podríamos escribir que tengo dos temperaturas
diferentes en dos momentos diferentes?
Alumnos: temperatura 1 y temperatura 2.
Doc.: Ok, y ¿cuál de las dos pongo en la ecuación? ¿O pongo las dos?
Alumnos: … Las dos, profe, pero ¿cómo?
Doc.: No sé, a ver…pensemos si yo estoy analizando cuánto varía la cantidad de calor, tendré que pensar
en ¿qué de la temperatura?
Alumnos: En cuánto cambia.
Doc.: Buenísimo y eso, ¿cómo lo podemos calcular? ¿Cómo calculamos cuánto cambió nuestro peso en un
año o cuánto cambió nuestra edad en 5 años o nuestra altura desde los 12 años hasta hoy?
Alumnos: Y le resto a lo que mido hoy, lo que medía antes.
Doc.: Y ¿con la temperatura?
Alumnos: A la temperatura 2 le resto la 1.
Doc.: Son unos genios, o sea que la ecuación nos va a quedar así…
Escribo en el pizarrón la ecuación de esta manera:
𝑄 ≅ 𝑚. (𝑡2 − 𝑡1)
Doc.: ¿Cada material responde igual al cambio de temperatura, ejemplo que comerían primero si saco del
horno carne con papas…la temperatura es la misma en ambos alimentos?
Alumnos: No profe, las papas queman más y tardan más en perder calor.
Doc.: Eso es porque existe una propiedad intensiva de la materia que es el Calor específico, que se
representa como Ce y se define como la cantidad de calor que requiere un gramo de sustancia para elevar su
temperatura en un grado centígrado. De manera que la ecuación quedaría de la siguiente manera.
𝑄 = 𝑚. 𝐶𝑒. (𝑡2 − 𝑡1)
(t2-t1) lo vamos a escribir como ∆𝑡, entonces, quedaría
𝑄 = 𝑚. 𝐶𝑒. ∆𝑡
Doc.: Ahora veamos en qué unidades medir esto, el calor se mide en ¿qué?
Alumnos: En calorías.
Doc.: Ok, ¿y la masa?
Alumnos: En gramos y la temperatura en °C.
Doc.: Bien, muy bueno…ahora nos falta saber el Ce. Asique vamos a escribir la ecuación y las unidades
𝑄 = 𝑚. 𝐶𝑒. ∆𝑡
[𝑐𝑎𝑙 ] = [𝑔]. 𝐶𝑒. [°𝐶]
Doc.: ¿Cómo haría para saber en qué unidad se mide el Ce? Piénsenlo y háganlo en sus carpetas. Después
díganme en qué les da.
Alumnos: [cal/ g.°C]
Doc.: Perfecto, están listos para resolver los problemas…
Tiempo estimado: 25 minutos.
Una vez hecho esto, les doy un trabajo práctico con algunos ejercicios para utilizar la ecuación. (Unos 10
ejercicios).
Tiempo estimado: 20 minutos.
3. Cierre y sistematización de lo aprendido:
Ahora les voy a dar este texto acompañado de la siguiente actividad:
1) Leer el texto y buscar los términos desconocidos.
2) Suponer que tu amigo no vino a la clase y escribir un texto explicativo donde le comentes qué dice el texto
leído, qué trabajamos en la clase de hoy y cómo se relacionan ambos.
Una investigación revela que los niveles de oxígeno en la zona templada
disminuyeron 5,5% en la superficie y un 18,6% en las aguas profundas desde
1980.
Europa Press
Viernes, 4 de junio de 2021 12:05 hs
Los niveles de oxígeno en los lagos de agua dulce templados del mundo están disminuyendo rápidamente,
más rápido que en los océanos, una tendencia impulsada en gran medida por el cambio climático.
Una investigación, publicada en la revista ‘Nature’, revela que los niveles de oxígeno en los lagos estudiados
en la zona templada han disminuido un 5,5% en la superficie y un 18,6% en las aguas profundas desde
1980. Mientras tanto, en un gran subconjunto de lagos, en su mayoría contaminados por nutrientes, los
niveles de oxígeno en la superficie aumentaron cuando las temperaturas del agua cruzaron un umbral que
favorece a las cianobacterias, que pueden crear toxinas cuando florecen en forma de floraciones de algas
nocivas.
“Toda la vida compleja depende del oxígeno. Es el sistema de soporte de las redes alimentarias acuáticas.
Y cuando se empieza a perder oxígeno, se pueden perder especies --afirma en un comunicado Kevin Rose,
autor y profesor del Instituto Politécnico Rensselaer, en Estados Unidos--. Los lagos están perdiendo
oxígeno entre 2,75 y 9,3 veces más rápido que los océanos, un declive que tendrá repercusiones en todo el
ecosistema”.
Los investigadores analizaron un total combinado de más de 45.000 perfiles de oxígeno disuelto y
temperatura recogidos desde 1941 en casi 400 lagos de todo el mundo. La mayoría de los registros a largo
plazo se recogieron en la zona templada, que abarca de 23 a 66 grados de latitud norte y sur. Además de
la biodiversidad, la concentración de oxígeno disuelto en los ecosistemas acuáticos influye en las emisiones
de gases de efecto invernadero, la biogeoquímica de los nutrientes y, en última instancia, la salud humana.
Aunque los lagos sólo representan un 3% de la superficie terrestre de la Tierra, contienen una
concentración desproporcionada de la biodiversidad del planeta. El autor principal, Stephen F. Jane, que
completó su doctorado con Rose, señala que los cambios son preocupantes tanto por su potencial impacto
en los ecosistemas de agua dulce como por lo que sugieren sobre el cambio ambiental en general.
Los lagos son indicadores o “centinelas” del cambio ambiental y de las posibles amenazas al medio
ambiente porque responden a las señales del paisaje y la atmósfera circundantes. Descubrimos que estos
sistemas, desproporcionadamente más biodiversos, están cambiando rápidamente, lo que indica hasta qué
punto los cambios atmosféricos en curso ya han impactado en los ecosistemas”, apunta Jane.
Aunque las pérdidas generalizadas de oxígeno disuelto en los lagos estudiados están relacionadas con el
cambio climático, la trayectoria entre el calentamiento del clima y el cambio de los niveles de oxígeno en el
agua dulce está impulsada por mecanismos diferentes entre las aguas superficiales y las profundas.
La desoxigenación de las aguas superficiales se produjo principalmente por la vía más directa: la física. A
medida que las temperaturas de las aguas superficiales aumentaron 0,38 grados centígrados por década,
las concentraciones de oxígeno disuelto en las aguas superficiales disminuyeron 0,11 miligramos por litro
por década.
“La saturación de oxígeno, o la cantidad de oxígeno que puede contener el agua, disminuye a medida que
aumentan las temperaturas. Se trata de una relación física conocida y explica la mayor parte de la
tendencia del oxígeno superficial que observamos”, añade Rose.
Sin embargo, algunos lagos experimentaron simultáneamente un aumento de las concentraciones de
oxígeno disuelto y un aumento de las temperaturas. Estos lagos tendían a estar más contaminados por la
escorrentía rica en nutrientes de las cuencas agrícolas y desarrolladas y a tener altas concentraciones de
clorofila.
Aunque el estudio no incluyó mediciones taxonómicas del fitoplancton, las temperaturas cálidas y el
elevado contenido de nutrientes favorecen la floración de cianobacterias, cuya fotosíntesis es conocida por
causar sobresaturación de oxígeno disuelto en las aguas superficiales.
“El hecho de que estemos viendo un aumento del oxígeno disuelto en ese tipo de lagos es potencialmente
un indicador del aumento generalizado de las floraciones de algas, algunas de las cuales producen toxinas
y son perjudiciales”, prosigue. Sin embargo, a falta de datos taxonómicos, no podemos afirmarlo
definitivamente, pero nada más que sepamos puede explicar este patrón”, añade Rose.
La pérdida de oxígeno en las aguas más profundas, donde la temperatura del agua se ha mantenido en
gran medida estable, sigue una trayectoria más compleja, probablemente ligada al aumento de la
temperatura del agua en la superficie y a un periodo cálido más largo cada año.
El calentamiento de las aguas superficiales combinado con la estabilidad de las temperaturas de las aguas
profundas significa que la diferencia de densidad entre estas capas, conocida como “estratificación”, está
aumentando. Cuanto más fuerte es esta estratificación, menos probable es que se produzca la mezcla entre
las capas.
El resultado es que es menos probable que el oxígeno de las aguas profundas se reponga durante la estación
cálida de estratificación, ya que la oxigenación suele provenir de procesos que ocurren cerca de la
superficie del agua.
“El aumento de la estratificación hace más difícil y menos frecuente la mezcla o renovación del oxígeno de
la atmósfera a las aguas profundas, y el oxígeno disuelto en las aguas profundas disminuye como
resultado”, apunta Rose.
La pérdida de claridad del agua también se asoció a la pérdida de oxígeno disuelto en aguas profundas en
algunos lagos. Sin embargo, no hubo una disminución generalizada de la claridad en todos los lagos.
Las concentraciones de oxígeno regulan muchas otras características de la calidad del agua. Cuando los
niveles de oxígeno disminuyen, las bacterias que prosperan en entornos sin oxígeno, como las que producen
el potente gas de efecto invernadero metano, comienzan a proliferar.
Esto sugiere la posibilidad de que los lagos liberen mayores cantidades de metano a la atmósfera como
resultado de la pérdida de oxígeno. Además, los sedimentos liberan más fósforo en condiciones de poco
oxígeno, añadiendo nutrientes a unas aguas ya estresadas.
“Las investigaciones en curso han demostrado que los niveles de oxígeno están disminuyendo rápidamente
en los océanos del mundo. Este estudio demuestra ahora que el problema es aún más grave en las aguas
dulces, amenazando nuestro suministro de agua potable y el delicado equilibrio que permite que prosperen
los complejos ecosistemas de agua dulce”, añade Curt Breneman, decano de la Facultad de Ciencias.
“Esperamos que este hallazgo aporte mayor urgencia a los esfuerzos para hacer frente a los efectos
progresivamente perjudiciales del cambio climático”, comenta.
4. Tareas o pasos a seguir para la próxima clase.
Para la próxima clase les voy a pedir que agreguen los conceptos que hoy trabajamos al mapa conceptual que
venimos conformando a lo largo de las clases
5. Contenidos y competencias a evaluar:
Los conceptos a evaluar son:
 Intercambio de calor entre seres vivos y ambiente.
 Ecuación para la energía calórica y su aplicación.
Las competencias a evaluar son:
 Lectura de gráficos.
 Argumentación de sus predicciones.
 Determinación de variables.
 Análisis de resultados
 Obtención de conclusiones y la capacidad de explicarlas.
 Transmisión escrita de conceptos aprendidos.
 Relacionar entre causas y efectos.