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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?
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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
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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