ASIGNATURAFÍSICA CURSO2°Medio UNIDAD2 Unidad 2: Calor y Temperatura

PROPÓSITO DE LA UNIDAD Se espera que, al finalizar esta unidad, los estudiantes conozcan los fenómenos físicos relacionados con calor y temperatura y cómo, a partir de ellos, se puede explicar el modo en que funcionan algunos aparatos de medición, como los termómetros de dilatación. Se busca que describan cualitativamente la dilatación de algunos cuerpos y, en especial, la anomalía que experimentan en el agua y sus consecuencias. Deben entender el significado físico de los conceptos de temperatura, calor y energía interna e interpretarlos de acuerdo al modelo cinético de la materia. Se espera, además, que apliquen los conceptos de conducción, convección y radiación para explicar la transmisión y la aislación térmicas. Se pretende que aprendan a aplicar la relación entre las escalas Celsius y Kelvin, a determinar la dilatación lineal y a usar conceptos de calorimetría para calcular calor absorbido y calor cedido. Los alumnos desarrollarán diversas habilidades de pensamiento científico, valorarán el papel de las teorías y el conocimiento para desarrollar una investigación científica clásica sobre el calor y la temperatura. Deben reconocer situaciones relacionadas con las ciencias de la vida y medioambientales en que operan los fenómenos térmicos. CONOCIMIENTOS PREVIOS › Estado de la materia, características de sólidos, líquidos y gases, modelo cinético de la materia › Concepto de energía, energía cinética y sus unidades CONCEPTOS CLAVE Dilatación, temperatura, calor, energía interna, sensación térmica, cambios de estado, fase, calor latente, transmisión, conducción, convección, radiación, aislación térmica, escalas de temperatura, Celsius (ºC), Kelvin (K), coeficiente de dilatación lineal, caloría, calor específico, capacidad térmica y efecto invernadero.

Objetivo(s) de Aprendizaje de la clase Indicadores de evaluación de la claseActitudes AE 03 Aplicar los conceptos y fenómenos relacionados con calor y temperatura a situaciones relacionadas con las ciencias de la vida y medioambientales como: › alimentos y aporte calórico › la transpiración › efecto de invernadero › cambios climáticos AE 04 Describir: › la determinación del cero Absoluto › el experimento de Joule › la ley de enfriamiento de Newton, poniendo en evidencia el papel de las teorías y modelos en el desarrollo de una investigación científica. Describen fenómenos biológicos relacionados con el calor y la temperatura, como por ejemplo la función de la transpiración en la regulación de la temperatura en el ser humano y animales. Exponen sobre el aporte calórico de los alimentos y cómo esto se relaciona con los conceptos físicos en estudio. Escriben un ensayo sobre las consecuencias del efecto invernadero en la atmósfera, utilizando conceptos térmicos en estudio. Debaten sobre las causas y consecuencias del cambio climático, por ejemplo en los océanos, en los hielos polares, etc. Hacen un resumen del experimento de la determinación del cero absoluto, identificando teorías y marcos conceptuales; problemas, hipótesis y procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones. Describen el experimento de Joule para la determinación del equivalente mecánico del calor, integrando el contexto histórico. Representan en un gráfico la temperatura en función del tiempo y consideran la ley de enfriamiento de Newton como un modelo que permite describir la evolución de la temperatura de un cuerpo hasta llegar al equilibrio térmico. Describen investigaciones clásicas relacionadas con las temperaturas mínimas alcanzadas en el laboratorio; efectos que se producen en los materiales a muy bajas temperaturas, como la superconductividad y la superfluidez; o las más altas temperaturas de los plasmas de laboratorio, etc. Poner atención Comunicar con respeto Tomar apuntes Responder preguntas con claridad Cumplir con las actividades propuestas

Clase 1: Calor-temperatura Balance energético

Todo automóvil utiliza combustible: bencina ¿Qué usamos los humanos como combustible para que funcione nuestro cuerpo? INICIO: OBSERVAR Y PLANTEAR PREGUNTAS/ (CONOCER) HABILIDAD CIENTÍFICA: Observar y describir detalladamente las características de objetos, procesos y fenómenos del mundo natural y tecnológico, usando los sentidos.

¿Tomaste desayuno hoy? ¿Te saltas habitualmente alguna comida en el día? ¿Crees que tu alimentación es equilibrada? DESARROLLO: PLANIFICAR Y CONDUCIR UNA INVESTIGACIÓN/ (APLICAR) HABILIDAD CIENTÍFICA: Planificar diversos diseños de investigaciones experimentales que den respuesta a una pregunta y/o problema sobre la base de diversas fuentes de información científica.

Balance energético

Durante los días soleados, y muy especialmente en verano, la expresión que más solemos decir es: ”¡qué calor!”, ¿verdad? Bien, pues esta sensación nos la produce el sol, que es un objeto mucho más grande que el planeta Tierra (tiene un diámetro de km, mientras que nuestro hogar ‘sólo’ mide 6.371km), y mucho más caliente: unos 5600ºC, frente a los 14ºC de promedio que se registra aquí. La energía calórica se puede transferir por tres diferentes formas: Radiación: cuando se propaga en forma de ondas electromagnéticas, como por ejemplo la energía solar. Conducción: cuando se propaga mediante contacto directo, como cuando introducimos una cuchara en el café recién hecho. Convección: cuando se propaga por medio de un líquido o gas, como los calefactores que tenemos en casa.

¿Cuál es la relación de la temperatura y el calor? La temperatura es una propiedad de la materia que se mide por un termómetro. Cuanto más cerca esté un objeto de otro más caliente, su temperatura subirá. Nosotros mismos, cuando por ejemplo estamos enfermos y tenemos fiebre, nuestra temperatura corporal también aumenta. Hay tres escalas que la miden: Celsius: la que más conocemos y utilizamos en Europa, que tiene como puntos de referencia el de congelación (0ºC) y el de ebullición (100ºC). Fahrenheit: se usa sobretodo en los países anglosajones. Tiene como puntos de referencias el de congelación de una mezcla anticongelante de agua y sal, y la temperatura del cuerpo humano. 1ºC equivale a 33,8ºF. Kelvin: de uso científico. Tiene como puntos de referencia el cero absoluto y el punto triple del agua. 1ºC equivale a 274,15ºK.

El calor es aquello que siente un ser vivo ante una temperatura elevada. La física entiende el calor como la energía que se traspasa de un sistema a otro o de un cuerpo a otro, una transferencia vinculada al movimiento de moléculas, átomos y otras partículas. En este sentido, el calor puede generarse a partir de una reacción química (como la combustión), una reacción nuclear (como aquellas que se desarrollan dentro del Sol) o una disipación (ya sea mecánica, fricción, o electromagnética, microondas).

La cantidad de energía térmica que se traspasa se calcula y se expresa en calorías. Esta unidad de medida (no oficial) refleja la cantidad energética requerida para elevar, de 14,5º a 15,5º celsius, la temperatura de un gramo de H 2 O (agua). En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de energía se conoce como joule. Una caloría resulta equivalente a 4,184 joules. Existen otros usos del término calor, por lo general relacionados con un sentido simbólico. El calor puede ser, por lo tanto, sinónimo de enardecimiento y exaltación (por ejemplo, “El calor del público se hizo sentir en el estadio”) o referirse a lo más intenso de una acción (“Su ropa se rompió en el calor de la batalla”).

Ciertas consecuencias del calentamiento global Sin duda, la consecuencia más clara del calentamiento global es el aumento de la temperatura media del planeta, fenómeno que hemos presenciado en las últimas décadas. Asimismo, el nivel del mar ha aumentado considerablemente, lo cual amenaza con peligrosas inundaciones

El balance energético se refiere al equilibrio entre la energía que consumimos a través de los alimentos y la energía gastada durante el día. La ecuación conocida como ecuación estática, responde a la Primera Ley de la Termodinámica o Ley de la Conservación de la Energía: “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma”. En otras palabras “Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otras formas.”

Formen grupos de 3 o 4 integrantes y realicen las siguientes actividades: Busquen en Internet o en libros disponibles en la biblioteca la cantidad de calorías que se gastan en las actividades que realizan normalmente en el día, además, las calorías consumidas en los alimentos diarios. Completen en sus cuadernos la tabla que se propone a continuación, con los datos correspondientes a la situación de cada uno:

Calorías consumidas en un díaGasto de calorías en un día Total:

Ahora, calcula tu balance energético, con la siguiente expresión: Balance energético = Ingesta de energía – Gasto de energía

Responde en tu cuaderno: 1.Tu balance energético, ¿es positivo, cero o negativo? 2.¿Qué tipo de balance energético permite el desarrollo de sobrepeso y obesidad? 3.¿Qué tipo de balance energético permite mantener el peso de una persona? CIERRE: OBSERVAR Y PLANTEAR PREGUNTAS/ (CONOCER) HABILIDAD CIENTÍFICA: Observar y describir detalladamente las características de objetos, procesos y fenómenos del mundo natural y tecnológico, usando los sentidos.