Desarrollo del proceso
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FASE DE APERTURA
El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase, solicita a cada equipo responda a la pregunta:
¿Qué es más fácil de calentar en una misma cantidad de grados, 1 kg de agua líquida, 1 kg de hielo o 1 kg de vapor de agua?
Preguntas
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¿En qué consiste la conservación de la energía?
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¿Cómo se puede transformar la energía del Sol?
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¿En qué consiste el experimento de James Joule??
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¿Qué es un colector concentrador de energía solar?
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¿En qué consiste un horno solar?
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¿En qué consiste una casa inteligente?
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Equipo
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1
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4
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3
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2
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5
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6
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Respuesta
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La energía es la capacidad para producir un trabajo, puede existir un variedad de formas y puede transformarse en un tipo de energía a otra, sin embargo estas transformaciones de energía están restringidas por el principio de conservacion de la energía.
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA”.
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Energía eléctrica
Energía térmica
Energía luminosa
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En el experimento de Joule se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría.
Un recipiente aislado térmicamente contiene una cierta cantidad de agua, con un termómetro para medir su temperatura, un eje con unas paletas que se ponen en movimiento por la acción de una pesa.
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Es un tipo de colector solar capaz de concentrar la energía solar en un área reducida, aumentando la intensidad energética.
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Un horno solar es una estructura que usa energía solar concentrada para producir altas temperaturas, usualmente para usos industriales. Reflectores parabólicos o helióstatos concentran la luz sobre un punto focal.
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Una casa inteligente es una vivienda con un diseño arquitectónico propio y una tecnología avanzada, todo esto integrado y desarrollado en conjunto para que las personas que la habitan vivan cómodamente.
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Después discuten y sintetizan el contenido
Pon a calentar ahora, también durante el mismo tiempo, un vaso de precipitados con agua y otro con un trozo de hierro (ambas sustancias deben tener la misma masa). Mide la temperatura de las dos sustancias.
En estos ejemplos, la parrilla encendida es el cuerpo caliente, y las diferentes sustancias que se calientan son los cuerpos fríos. La cantidad de energía calorífica suministrada por la parrilla dependerá del tiempo durante el que se hayan estado calentando los cuerpos. Si el tiempo es el mismo, podemos concluir que:
La variación de temperatura depende de la masa del cuerpo
La variación de temperatura depende de la sustancia
La cantidad de calor transferida es proporcional a la variación de la temperatura.
Estos hechos experimentales pueden expresarse cuantitativamente así:
Dónde:
Q es la energía calorífica suministrada, que se expresa en julios;
m la masa, expresada en kilogramos;
t2 y t1 son las temperaturas final e inicial, respectivamente, expresadas en °C o K
c, la capacidad calorífica específica, que depende de la naturaleza del cuerpo.
Conservación de la energía, 1ra Ley de la Termodinámica Experimentaremos como en un sistema físico se pueden producir diversas transformaciones de energía que involucren calor, energía térmica, energía interna, energía mecánica o, como es posible virtud al calor, bajo determinadas condiciones, hacer que un sistema realice trabajo, esto es, como un sistema es capaz de hacer trabajo. En todos los casos es posible plantear la conservación de la energía, que en termodinámica constituye su 1ra Ley.
11.1) Calor y Energía térmica en sistemas termodinámicos Un sistema termodinámico será un sistema físico que podrá especificarse usando ciertas variables macro o microscópicas, usaremos en general, las variables macroscópicas (P, V, T, U) Para describir el estado de estos sistemas. En el contexto energético, las energías asociadas a los sistemas termodinámicos son,
i) Energía interna, es la energía propia del sistema asumido estacionario.
ii) Energía térmica, parte de la energía interna que depende de la T. iii) Calor, energía térmica transferida por diferencia de Ts.
En cuanto a que en diversos procesos se ha observado conversión de EM en Q (energía térmica), es adecuado contar con una relación adecuada que permita hacer la conversión, esa expresión la obtuvo James Joule con su notable experimento, halle lo que actualmente se conoce como equivalente mecánico de la caloría. 1 cal ≡ 4,186 J
¿? Represente en un sistema gaseoso poco denso las diversas formas de energía.
¿? Describa el experimento de James Joule.
11.2) Trabajo y Calor en procesos termodinámicos Especificar el estado de los sistemas termodinámico puede depender de diversas consideraciones, por ejemplo, de la naturaleza del sistema. Usaremos mayoritariamente un sistema gas constituido por un solo tipo de molécula, que además se encuentre en equilibrio térmico interno, es decir, que cada punto del sistema se encuentre a los mismos valores de p y T. Un proceso termodinámico, es una secuencia continua de estados por los que atraviesa el sistema para transformarse de un estado inicial a otro final.
Después discuten y sintetizan el contenido en equipo y grupalmente.
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 importancia de la Ley de la conservación de la energía.
Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE.
Actividad Extra clase:
Los alumnos:
Elaboraran su informe, para registrar sus resultados en su Blog.
Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información,
Los integrantes de cada equipo, se comunicarán la información indagada y la procesarán en Googledocs,
Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
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