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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?
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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
a)
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:
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 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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