CURSO: Mundo Físico y Ambiente
SESIÓN 2.1 - P
FECHA: 02 / 04 /2011
ENERGÍA Y CALOR
El desarrollo de la energía eléctrica constituye uno de los hitos más importantes para el desarrollo nacional. La transformación de la energía mecánica en eléctrica mediante la transmisión del calor es una de las diversas aplicaciones en el estudio que nos toca en este tema.
Introducción Casi todos sabemos que hay que tener mucho cuidado al tocar cualquier cosa que ha estado en contacto reciente con una llama u otra fuente de calor. Pero si bien el mango metálico de una olla en la cocina podría estar casi tan caliente como la base de la olla, el mango de madera de otra olla seguramente puede tocarse sin peligro. Esto no sólo nos dice que el calor fluye a través de los objetos, sino que la rapidez con que fluye puede variar ampliamente. No siempre se requiere contacto directo para que haya transmisión de calor. Pensemos en la temperatura del tablero o de la hebilla metálica de los cinturones de seguridad de un automóvil que se ha dejado al sol unas cuantas horas. Es evidente que se calentaron sin contacto físico directo con el Sol, pero, ¿Cómo se transfirió calor? El calor también es crucial para nuestra existencia. Nuestro cuerpo debe equilibrar con delicadeza las pérdidas y ganancias de calor a modo de mantenerse dentro del estrecho intervalo de temperaturas que la vida requiere. En una escala mayor, la temperatura media de la Tierra, tan vital para nuestro entorno y la supervivencia de los organismos que lo habitan, se mantiene mediante un equilibrio similar. Nos calienta la energía del Sol que llega atravesando 150 millones de kilómetros de vacío. Cada día, enormes cantidades de energía solar llegan a la
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atmosfera y a la superficie de nuestro planeta y después son radiadas hacia el espacio exterior. Estos equilibrios térmicos son delicados, y cualquier perturbación puede tener graves consecuencias. En una persona, una enfermedad puede alterar el equilibrio térmico y producir escalofríos o fiebre. Asimismo, nos preocupamos porque una acumulación de “gases de invernadero”,
un
producto
de
nuestra
sociedad
industrial
en
la
atmosfera,
eleve
considerablemente la temperatura media del planeta. Un cambio así podría tener un efecto negativo sobre todos los seres vivos. En este capítulo, estudiaremos el calor y como se mide, asimismo veremos los diversos mecanismos por los cuales se transmite calor de un cuerpo a otro. Estos conocimientos nos permitirán explicar muchos fenómenos cotidianos y nos ayudaran a entender la conversión de energía térmica en trabajo mecánico útil.
Forme grupos de 5 participantes, y realice y discutas las siguientes actividades experimentales.
Actividad experimental 01 I.
PROBLEMA. Se muestra dos termómetros que se encuentran debajo de dos cartulinas (una blanca y la otra negra). Si se les suministra calor simultáneamente, ¿Qué termómetro marcará mayor valor y qué mide dicho termómetro? Fuente de luz
Termómetro
II.
Fuente de luz
Termómetro
HIPOTESIS __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________
III. EXPERIMENTACIÓN: Materiales: Fuentes de luz (focos), cartulina negra y blanca, termómetros, Procedimiento: Siga lo planteado en el PROBLEMA. Y registre las medidas de cada termómetro.
Cartulina
Medida (ºC)
Observaciones
Blanca Negra
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IV. CONCLUSIONES: 1. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ V. RESPONDA A LAS SIGUIENTES SITUACIONES: 1. Cuando sentimos frio, a veces nos abrigamos con ropa gruesa, así como otras veces basta con algo delgado, pero abrigador. ¿Cuáles son los principios que nos permiten mantenernos abrigados? ¿cuál es la naturaleza de los materiales más recomendables para mantenernos abrigados? Nombre 3 ventajas y 3 desventajas al emplear tales materiales. A. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ B. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ C. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ D. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ E. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ F. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. La temperatura es uno de los factores ambientales más importantes para el crecimiento y el desarrollo de los microorganismos. Cuál es el efecto que tienen las temperaturas extremas en el desarrollo de los seres humanos. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________
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Actividad experimental 02 I.
PROBLEMA: un niño tiene una altura de 1.40 m. Durante el día, ¿mantendrá la misma medida?
II. HIPOTESIS _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ III. EXPERIMENTACIÓN Materiales: clip, clavo, mecheros.
Enrolla un clip sobre la punta de un clavo grande de manera que el clip se ajuste al diámetro del clavo. (verifique que el calvo ingrese sin problemas al clavo).
Sostén el clavo con un alicate y caliéntalo en una hornilla hasta que comience a ponerse al rojo vivo.
Sostén el clip con otro alicate o pinza e intenta, esta vez, pasar el clavo a través del clip.
Responda a las siguientes preguntas: 1. Fue posible pasar el clavo a través del clip? ¿A qué se debe esto? 2. Si el clip se calentara también, ¿sería posible que el clavo pase a través del él? ¿De qué dependerá esto? 3. ¿Una vez que el clavo se enfríe podrá pasar a través del clip nuevamente? ¿Y qué pasaría si se congelase el clip?
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IV. CONCLUSIONES: 1. ¿Con que unidad de medida trabajaste? Según el S.I ¿cuál debe ser la unidad de medida? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. ¿Es exacta la medida que obtuviste? ¿Las medidas que utilizan los científicos son precisas? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ V. REALIZA LAS SIGUIENTES MEDICIONES. ¿Cómo mediarías el volumen de una piedra? ¿Cómo medirías el diámetro de una pelota, si sólo se cuenta con una regla y un vaso de agua? Utiliza un papel y dibuja cualquier figura cerrada, sin utilizar una regla, ¿Cómo calcularía, Aproximadamente, el área de dicho dibujo?
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