Semana 11
Semana11
martes
SESIÓN
31
|
Unidad 3. Energía: fenómenos térmicos,
tecnología y sociedad
|
contenido
temático
|
1 Energía: su transferencia y conservación.
• Ecuación calorimétrica (Q = mce Δt).
|
Aprendizajes esperados del grupo
|
Conceptuales
•
Calcula la transferencia de energía entre sistemas debido a la diferencia de
temperaturas. N3.
Procedimentales
·
Describe los cambios de
temperatura producidos por intercambio de energía
·
Manejo de material de laboratorio
·
Medición y relación de variables.
·
Presentación en equipo
Actitudinales
·
Puntualidad,
respeto, responsabilidad, tolerancia, solidaridad y actitud crítica.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Materiales generales
|
De
Laboratorio:
-
Calorímetro, termómetro, parrilla eléctrica,
placas de aluminio, cobre y hierro.
De
computo:
-
PC conexión a internet.
De
proyección:
-
Pizarrón, gis, borrador
-
Proyector de acetatos o tipo cañón.
Didáctico:
-
Presentación
escrita en Word de la información indagada del programa del curso, en
acetatos o Presentador.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Desarrollo del proceso
|
FASE DE APERTURA
El
Profesor de acuerdo a su Planeación de clase presenta las siguientes
preguntas:
MEDIDA
DEL CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA
Calcular
la cantidad de calor requerida para elevar una masa de agua desde la
temperatura ambiente (20oC ) hasta su punto de ebullición al nivel
del mar.
![]()
En
el cambio de estado líquido-vapor que se pone de manifiesto en la ebullición
del
agua,
la energía del foco calorífico que se transfiere a las moléculas de agua hace
que
estas
adquieran una gran energía cinética. Este aumento de energía hace que algunas
moléculas
sean capaces de vencer las fuerzas intermoleculares de la superfície del
líquido
que tienden a retenerlas y pasen a la fase vapor.
La
temperatura a que se produce este fenómeno recibe el nombre de temperatura de
ebullición
y se mantiene invariable aunque se aporte más energía al líquido. Si se
continúa
calentando, toda la energía adicional irá a evaporar más moléculas hasta que
todas
ellas hayan pasado a la fase gaseosa y solo entonces, empezará a calentarse
el
vapor
resultante. Cuando la presión es de 1 atm (760 mm Hg), la temperatura de
ebullición
es de 100 oC, siendo menor cuanto menor es la presión atmosférica.
Para
transformar m gramos de agua a 100 oC en m gramos de vapor también
a 100 o
C
se precisa una cantidad de energía en forma de calor QV. El calor de
vaporización LV, es la
cantidad
de calor necesaria para que se evapore 1 g de agua. Por lo tanto puede
determinarse
como L V = QV /m
El
valor de LV establecido experimentalmente es 540 cal / g, ó 2.26
·106 J / kg.
Procedimiento
experimental
Los
materiales que se utilizan en esta práctica deben disponerse como en la
figura
adjunta.
Se comienza midiendo en la probeta con exactitud un volumen de agua V1=100
ml,
que se echan en el Erlenmeyer. A continuación se coloca el termómetro de
manera
que
el bulbo quede situado dentro del agua y se enciende el mechero Bunsen. Es
importante
no modificar la llama del mechero durante toda la experiencia.
Cuando
el agua alcanza 30 oC, se mide el tiempo de tarda en alcanzar los
70 oC, dato
que
se utilizará después para determinar la potencia calorífica, P, del mechero.
Además
del
tiempo total, se anotarán los tiempos parciales a 40 oC, 50 oC
y 60 oC, con el fin de
construir
la curva de calentamiento del mechero.
En
el momento en que el agua tiende a hervir, se mantiene así durante 10 minutos
y se
apaga
el mechero. Transcurridos unos minutos y con cuidado, se afloja la nuez que
sujeta
la pinza y utilizando ésta como asa del Erlenmeyer se echa el agua caliente
en la
probeta,
midiendo el volumen V, a partir del cual podemos conocer la parte que se
evaporó,
V2 (V2 = V1 – V). Suponiendo que la densidad del agua es 1 g/cm3
,
tendremos así también la masa de agua evaporada, m2.
Cálculos
El calor invertido en calentar el agua es:
Q =
m1Ce∆T (3)
donde
Ce es la capacidad calorífica del agua, Ce = 1.0 cal/g oC. Por lo
tanto, la potencia
calorífica
del mechero, P, se puede calcular como
P=
Q/ ∆t o P= m1 Ce ∆t/ ∆t (4)
Donde
∆t es el tiempo que se tarda en calentar el agua desde 30ºC a 70º C,
expresado
en
segundos, y ∆T es el incremento de temperatura entre esos dos valores, es
decir, 40º
C.
Sus unidades son cal/s. Con ese valor de P, se obtiene LV mediante
la expresión:
LV
= 600P/m2 (Cal/g)
calentado
después de que el agua haya entrado en ebullición.
Comparar
el resultado obtenido con el experimental dado anteriormente y comentar
cuáles
son las posibles fuentes de error que expliquen las posibles discrepancias
•
Los alumnos efectúan alguna de las siguientes actividades experimentales, de
acuerdo con el tiempo disponible. - Medición del calor específico de un metal
a partir de la ecuación calorimétrica (uso del calorímetro). - Control de
variables sobre el calor latente de fusión o vaporización de una sustancia. -
Medición calorimétrica de la potencia de un foco. - Medición del “contenido
energético” de los alimentos. - El calor de combustión de algún combustible
como gasolina o alcohol.
Se
efectúa una discusión grupal donde se analizan los resultados y se comparan
con lo predicho por la teoría. Los estudiantes elaboran un reporte escrito de
los experimentos.
•
Resolución de ejercicios simples con la aplicación de la ecuación
calorimétrica en mezclas de líquidos.
Los
alumnos discuten en equipo y escriben sus respuestas en documento electrónico,
para contrastarlas con los demás equipos.
FASE DE DESARROLLO
- Actividad experimental para determinar el
calor especifico de tres metales
La cantidad de calor recibido o cedido por un
cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula
Q=m·c·(Tf-Ti)
Donde m es la masa, c es el calor
específico, Ti es la temperatura inicial y Tf
la temperatura final
La experiencia se realiza en un calorímetro
consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto, convenientemente aislado. El
vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por
los que salen un termómetro y el agitador.
Supongamos que el calorímetro está a la
temperatura inicial T0, y sea
Por otra parte:
Sean m y c las masa y el calor
específico del cuerpo problema a la temperatura inicial T.
En el equilibrio a la temperatura Te
se tendrá la siguiente relación.
(M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0)+m·c(Te-T)=0
La capacidad calorífica del calorímetro es
k=mv·cv+mt·ct+ma·ca
se le denomina equivalente en agua del
calorímetro, y se expresa en gramos de agua.
Por tanto, representa la cantidad de agua que
tiene la misma capacidad calorífica que el vaso del calorímetro, parte
sumergida del agitador y del termómetro y es una constante para cada
calorímetro.
El calor específico desconocido será por tanto:
![]()
En esta fórmula tenemos una cantidad desconocida k,
que debemos determinar experimentalmente.
-
Los alumnos desarrollan las actividades de
acuerdo a las indicaciones del Profesor
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 la aplicación del modelo de
partículas para explicar los cambios de 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.
|
Semana11
jueves
SESIÓN
32
|
Unidad 3. Energía: fenómenos
térmicos, tecnología y sociedad
|
contenido
temático
|
1 Energía: su transferencia y conservación.
• Calor sensible y latente.
|
Aprendizajes esperados del grupo
|
Conceptuales
•
Calcula la transferencia de energía entre sistemas debido a la diferencia de
temperaturas. N3.
Procedimentales
·
Calcula calor específico de materiales.
·
Manejo del calorímetro
·
Medición y relación de variables
Actitudinales
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Materiales generales
|
De
Laboratorio:
-
Calorímetro, parrilla eléctrica, placas de
metal, cobre, aluminio, plomo,
vaso de precipitados 250 ml.
De
proyección:
-
Pizarrón, gis, borrador
-
Proyector de acetatos o de cañón
De
computo:
-
PC conexión a internet.
-
Programas
Hoja de cálculo, procesador de palabras, presentador.
Didáctico:
-
Indagaciones del alumno, presentadas en
documento electrónico.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Desarrollo del proceso
|
FASE DE APERTURA
El
Profesor de acuerdo a su Planeación de clase,
Plantea a los alumnos las preguntas siguientes:
¿Cómo
se define el calor específico de las sustancias?
Conclusiones:
EQUIPO
4: El alcohol se consumió más rápido que el Xileno
EQUIPO
5: El alcohol se consumió de manera
más rápida que el Xileno, el Xileno tardo en prenderse y en apagarse a
comparación del alcohol.
EQUIPO
6: El Xileno fue muy tardó más en consumirse que el alcohol
-
Medición calorimétrica de la potencia de un foco.
– Medición
del “contenido energético” de los alimentos.( http://www.escuelapedia.com/como-determinar-el-valor-calorico-de-un-alimento/)
En
equipo los alumnos discuten sus respuestas y después sintetizan el
contenido presentándolo
al resto del grupo.
FASE
DE DESARROLLO
La experiencia se realiza en un calorímetro
consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto, convenientemente aislado. El
vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por
los que salen un termómetro y el agitador.
Se efectúa una discusión grupal donde se
analizan los resultados y se comparan con lo predicho por la teoría. Los
estudiantes elaboran un reporte escrito de los experimentos.
• Resolución de ejercicios simples con la
aplicación de la ecuación calorimétrica en mezclas de líquidos.
Calcular el calor
específico de los metales. La cantidad de calor recibido o cedido por
un cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula
Q=m·c·(Tf-Ti)
Donde m es la masa, c es el calor
específico, Ti es la temperatura inicial y Tf
la temperatura final
La experiencia se realiza en un calorímetro
consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto, convenientemente aislado. El
vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por
los que salen un termómetro y el agitador.
Supongamos que el calorímetro está a la
temperatura inicial T0, y sea
Por otra parte:
Sean m y c las masa y el calor
específico del cuerpo problema a la temperatura inicial T.
En el equilibrio a la temperatura Te
se tendrá la siguiente relación.
(M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0)+m·c(Te-T)=0
La capacidad calorífica del calorímetro es
k=mv·cv+mt·ct+ma·ca
Se le denomina equivalente en agua del
calorímetro, y se expresa en gramos de agua.
Por tanto, representa la cantidad de agua que
tiene la misma capacidad calorífica que el vaso del calorímetro, parte
sumergida del agitador y del termómetro y es una constante para cada
calorímetro.
El calor específico desconocido del será por
tanto
![]()
En esta fórmula tenemos una cantidad desconocida k,
que debemos determinar experimentalmente.
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 al calor especifico y latente de los
materiales.
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.
|
Puedes aprender más sobre la radiación solar como
procedimiento de propagación del calor en: www.e-sm.net/fq1bach21
Semana11
viernes
SESIÓN
33
|
Recapitulación 11
Unidad 3. Energía: fenómenos
térmicos, tecnología y sociedad
|
contenido
temático
|
1 Energía: su transferencia y conservación.
• Ecuación calorimétrica (Q = mce Δt).
• Calor sensible
y latente.
|
Aprendizajes esperados del grupo
|
Conceptuales
•
Identifica las formas de transferir la energía por conducción, convección y
radiación en algunas situaciones prácticas. N1.
•
Explica, usando el modelo de partículas, las formas de transferir la energía
por conducción y convección. N3.
•
Identifica algunas aplicaciones de transferencia de energía. N2.
•
Calcula la transferencia de energía entre sistemas debido a la diferencia de
temperaturas. N3
Procedimentales
·
Elaboración de transparencias en documento
electrónico o acetatos y manejo del proyector.
·
Relacionara la transferencia de energía para determinar
los calores latente y específico de las sustancias
·
Discusión en equipo
·
Presentación en equipo
Actitudinales
·
Puntualidad,
respeto, responsabilidad, tolerancia, solidaridad y actitud crítica.
|
||||||||||||||
Materiales generales
|
De
proyección:
-
Pizarrón, gis, borrador
-
Proyector de acetatos
De
computo:
-
PC, y proyector tipo cañón,
-
programas: Gmail, Google docs.
Didáctico:
-
Presentación escrita, en acetatos o Power
Point.
|
||||||||||||||
Desarrollo del proceso
|
FASE DE APERTURA
El
Profesor de acuerdo a su Planeación de clase.
- Cada equipo realizara una autoevaluación
de los temas aprendidos en las dos sesiones anteriores.
1.- ¿Qué
temas se abordaron?
2.-
¿Que aprendí?
3.-¿Qué
dudas tengo?
-
Solicita a los alumnos elaboren un resumen escrito en Word acerca de los
temas conocidos en las dos sesiones
anteriores.
FASE DE DESARROLLO
-
Les solicita que un alumno de cada equipo lea el resumen elaborado.
- El
Profesor pregunta acerca de las dudas que tengan acerca de los temas vistos
en las dos sesiones anteriores.
FASE DE CIERRE
El
Profesor concluye con un repaso de la importancia de las propiedades térmicas
de la materia y su relación con Ciencia. Tecnología y Sociedad.
-
Revisa el trabajo a cada alumno y lo
registra en la lista de la plataforma 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.
|
Yafte. Saludos buen trabajo queda registrado.
ResponderBorrarProf. Agustín