Aplicaciones de las formas de calor: conducción, convección, radiación, Conservación de la energía y la revisión del proyecto ''Feria y Física''.

Aplicaciones de las formas de calor: conducción, convección, radiación.

Ley de Fourier

Los mecanismos de transferencia de energía térmica son de tres tipos:

• ·         Conducción

• ·          Convección térmica

• ·         Radiación térmica

La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura.

La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas.

La conducción del calor es muy reducida en el espacio vacío y es nula en el espacio vacío ideal, espacio sin energía.

El principal parámetro dependiente del material que regula la conducción de calor en los materiales es la conductividad térmica, una propiedad física que mide la capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos con temperatura superior a 0 K emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1µm a 100µm, abarcando por tanto parte de la región ultravioleta, la visible y la infrarroja del espectro electromagnético.

Semana12 martes SESIÓN 34	Aplicaciones de las formas de calor.
contenido temático	Transferencia de calor, medición de temperaturas.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales:  ·         Conocerán las formas de transferencia de calor: conducción, convección, radiación. Procedimentales: ·       Medición de temperaturas ·       Manejo de material de laboratorio ·       Medición y relación de variables ·       Elaboración de acetatos y manejo del proyector. ·       Presentación en equipo        Actitudinales ·          Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	Laboratorio: -          Parrilla eléctrica, placas de cobre, plomo, aluminio, vaso de precipitados 250 ml, radiómetro, lámpara. De proyección: -          Pizarrón, gis, borrador -          Proyector de acetatos De computo: -          PC, y proyector tipo cañón, -          Programas: procesador de palabras, presentador. Didáctico: -          Presentación  escrita en documento electrónico.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase, pregunta lo siguiente:   ¿Cuáles son las formas de transferencia de calor entre los materiales?  Preguntas ¿Cuándo se presenta  la transmisión de  energía térmica? ¿Cuáles son la forma de transmisión de la energía térmica? ¿En qué consiste la conducción térmica? ¿En qué consiste la convección térmica? ¿En qué consiste la radiación térmica? ¿Cuáles materiales son buenos o malos transmisores de la energía térmica? Equipo 1 2 3 4 5 6 Respuestas Cuando dos cuerpos tienen diferentes temperaturas y la de mayor temperatura cede al de menor y así sus temperaturas se igualan. Las formas de transmisión de energía son tres: conducción, convección y radiación. Es un mecanismo de transferencia de energía entre 2 sistemas basado en el contacto de sus partículas sin flujo de materia y tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo. La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente. Es el proceso por el cual  se transmite calor debido a la emisión continua de energía desde la superficie de los cuerpos. Esta se realiza por medio de ondas electromagnéticas. TRNSMITEN ENERGIA. Algunos metales como: -hierro (fe), cobre, bronce, estaño, plomo, aluminio (al), etc.  NO TRANSMITEN ENERGIA Carbono (C), madera Después discuten y sintetizan el contenido  de las respuestas.                                                            FASE DE DESARROLLO                                                                                                                                                                                                                                                                 a)      Conducción Se dispone de un conjunto de varillas de distintos materiales: madera, aluminio, hierro, madera, plástico entre otros. Las cuales al ser colocadas, con un extremo en una vasija con agua caliente, conducen el calor hasta el otro extremo en dependencia de su conductividad térmica. b)    Convección Se tiene un pequeño frasco que contiene agua caliente con colorante y el cual tiene un orificio en su tapa. Al colocar éste frasco dentro de un envase más grande de vidrio que contiene agua a la temperatura ambiente, se puede observar como ascienden las corrientes de convección del agua con colorante. c)Radiación Se tiene un frasco de vidrio que posee en su interior un molinete giratorio (Radiómetro). Sus aspas han sido pintadas por un lado negras y por el otro plateadas. Al iluminar dicho dispositivo con una lámpara, se observa que empieza a girar debido a la radiación desigual de los lados de sus aspas. 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 las formas de transferencia de la energía.                     Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de BLOG. 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 comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,   Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
evaluación	El profesor revisara el Informe de la actividad depositado en el Blog personal.     Contenido: -           Resumen de la indagación bibliográfica. -          Informe de las actividades en el Aula-laboratorio.

Conservación de la energía

La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. 

En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra,1 por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

En termodinámica, constituye el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica).

En mecánica analítica, puede demostrarse que el principio de conservación de la energía es una consecuencia de que la dinámica de evolución de los sistemas está regida por las mismas características en cada instante del tiempo.

Semana12 jueves SESIÓN 35	Ley de la conservación de la energía.
contenido temático	Ley de la conservación de la energía.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales: Definirán la Ley de la conservación de la energía. Procedimentales: Ejemplifica las transformaciones de la energía Actitudinales ·          Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De laboratorio: -          Parrilla eléctrica, dos vasos de precipitados de 250 ml, termómetro. De proyección: -          Pizarrón, gis, borrador -          Proyector de acetatos De computo: -          PC, y proyector tipo cañón -          Programas: Excel, Word, Power Point. Didáctico: -          Resumen escrito, en Word,  acetatos o Power Point
Desarrollo del proceso	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 ¿En qué consiste la conservación de la energía? ¿Cómo se puede transformar la energía del Sol? ¿Qué es un colector de energía solar de placa plana? ¿Qué es un colector concentrador de energía solar? ¿En qué consiste un horno solar? ¿En qué consiste una casa inteligente? Equipo 1 3 2 5 4 6 Respuesta La energía no se crea ni se destruye solo se transforma. La energía solar puede convertirse en energía calorífica al entrar en contacto con los objetos, esta energía puede ser aprovechada por placas solares que convierten esta energía en energía eléctrica.  Es un dispositivo que sirve para aprovechar la energía de la radiación solar, transformándola en energía térmica de baja temperatura para usos domésticos o comerciales (calefacción, agua caliente, y climatización de piscinas, fundamentalmente). Un captador solar, también llamado colector solar, es cualquier dispositivo diseñado para recoger la energía radiada por el sol y convertirla en energía térmica.. 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 (de insolación) sobre un punto focal. La temperatura en el punto focal puede alcanzar los 3.500 °C, y este calor puede ser usado para generar electricidad, fundir acero, fabricar combustible de hidrógeno o nanomateriales. El horno solar más grande es el horno solar de Odeillo, situado en Font-Romeu-Odeillo-Via (Pirineos Orientales, Francia), y fue inaugurado en el año 1970. Emplea un conjunto de espejos planos para recolectar la luz del sol, reflejándola sobre un gran espejo curvo. Una casa inteligente simultáneamente usa la electricidad, la electrónica y la informática, para crear un diseño arquitectónico propio, de tal manera que las personas que la habitan disfruten de mayores comodidades. Después discuten y sintetizan el contenido                                                             FASE DE DESARROLLO a)      Calienta en la parrilla dos vasos de precipitados con distinta cantidad de agua durante el mismo tiempo. Mide la temperatura del agua de cada recipiente inicial y final. 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: Q=m*c*(t₂-t₁) 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. Equipos Masa de agua Kg 1               2 Cp Kjoule/Kg.oK ti oC Ti oK 1       2 tf  oC Tf oK 1       2 Q= m Cp ( Tf – Ti) Kjoule 1        2 1- .1 kg .2kg 1 20°20° 293°K 293°k 39° 23° 312°k 296°k Q=.1*1(312-293)= 1.9 Q=.2*1(296-293)=.6 2- .1Kg .2Kg 1 18°C 18°C 291°K 291°K 42°C 32°K 315°K 305°K Q=.1*1(315-291)=2.4 Q=.2*1(305-291)= 2.8 3- .1kg .2kg 1 11°11° 284° 284° 30° 24° 303° 297° Q=.1*1(297-284)=1.3 Q=.2*1(303-284)=3.8 4 .15kg .2kg 1 18°18° 291° 291° 40° 48° 313° 321° Q=.2*1(321-291)=6 Q=.15*1(313-291)=3.3 5 .1kg .2kg 1 20°20° 290° 290° 30°24° 308° 301° Q=.1*1(315-291)=2.4 Q=.2*1(305-291)= 2.8 6 .1 kg .2kg 1 1)28    301 2)28     301 1)55      328.15 2)35       308.15 Q1=.1x1(328.15-301)= 298.05 Q2=.2x1(308.15-301)=247.95 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 comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,   Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
evaluación	El profesor revisara el Informe de la actividad depositado en el Blog personal.     Contenido: -           Resumen de la indagación bibliográfica. -           Informe de las actividades en el Aula-laboratorio.

ESTE VIERNES PRESENTAMOS NUESTRO PROYECTO DE ‘‘Feria y Física ’’ POR LO TANTO NO SE CONCLUYÓ NADA EN EQUIPO, PERO ENTENDÍ LOS TEMAS VISTOS DE ESTA SEMANA.

Semana 12

28, 30, 31-10-2014

http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa
http://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calor