Física 1
Semana 16

Semana 16 SESIÓN 46	Fenómenos térmicos y contaminación
contenido temático	Fenómenos térmicos y contaminación.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales: ·        Fuentes de energía contaminantes Procedimentales: ·         Reconoce el impacto de la energía no aprovechable como fuente de contaminación. ·        Indagación bibliográfica acerca del tema Investigación sobre fuentes de contaminación y su relación con el uso de la energía.. Actitudinales Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	laboratorio: -        Material: Soporte universal con arillo de hierro, termómetro, vaso de precipitados de 250 ml, caldera, probeta graduada de 10 ml. -        Sustancias: Alcohol etanol, gasolina, petróleo. De proyección: -        Pizarrón, gis, borrador -        Proyector de acetatos De computo: -        PC, y proyector tipo cañón -        Programas:  Gmail, Goolgedocs. Didáctico: -        Resumen escrito en documento electrónico.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase, solicita a cada equipo contestar las cuestiones: ¿Cuáles fuentes de energía conocen que son contaminantes? ¿Han observado los contaminantes producidos por la combustión de energéticos fósiles? ¿Se aprovecha la energía al cien por ciento, al intercambiarse de un sistema de mayor energía a otro de menor energía? Fenómenos Térmicos & Contaminación. Los fenómenos térmicos están muy relacionados con el hombre y con sus actividades, estos fenómenos son todos aquellos en los que está involucrada  la absorción y el desprendimiento de calor. En ellos existen cuerpos que ceden energía en forma de calor, y otros que son capaces de absorberla. La cantidad de calor (Q) se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m), cuando su temperatura varía en un número determinado de grados y la fórmula que permite determinar la cantidad de calor (Q) cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m) y calor específico (C), cuando su temperatura inicial (ti) varía hasta la temperatura final (tf,), se puede calcular mediante la fórmula: Q = C m (tf - ti ). Un cuerpo de masa (m) puede variar su temperatura inicial mediante un fenómeno térmico si absorbe o cede cierta cantidad de calor (Q). Al considerar que la energía no puede ser creada ni destruida de acuerdo con la ley de conservación de la energía, entonces la energía absorbida (o cedida) por un cuerpo debe, en principio, ser cedida (o absorbida) por otro cuerpo. En estos procesos de emisión y absorción de energía desempeña un papel muy importante el proceso de combustión, ya que en un número considerable de fenómenos térmicos se logra el desprendimiento de energía de los cuerpos, mediante su combustión. Durante la combustión de los cuerpos, el desprendimiento de calor se realiza de forma diferente de acuerdo con las características físicas y químicas del cuerpo en cuestión. Una magnitud que permite caracterizar cuantitativamente el desprendimiento de calor de los cuerpos durante la combustión, es el denominado calor específico de combustión, que se representa con la letra l. Se define el calor específico de combustión (l) como la cantidad de calor (Q) que cede la unidad de masa del cuerpo al quemarse totalmente. El calor específico de combustión (l) se expresa en unidades de energía (J) por unidades de masa (kg) y depende del tipo de combustible. Iguales masas de combustibles diferentes, desprenden diferentes cantidades de calor (Q) al quemarse totalmente. De otro modo, masas diferentes del mismo combustible desprenden, también, diferentes cantidades de calor (Q). La cantidad de calor (Q) desprendida por cierta masa (m) de combustible, al quemarse totalmente, puede ser calculada mediante la fórmula: Q = l m. El calor específico de combustión generalmente se relaciona con los materiales considerados como combustibles tradicionales (petróleo, carbón, alcohol, leña, etc.), pero también puede ser asociado con los combustibles alternativos; por lo que es importante conocer las potencialidades combustibles de diferentes materiales que no se emplean con frecuencia en la combustión, mediante el conocimiento de sus calores específicos de combustión. De aquí que la opción de utilizar el carbón vegetal en sustitución de la leña no sea despreciable en términos de eficiencia. Por otra parte, la combustión del carbón vegetal resulta mucho menos contaminante que la combustión de la leña seca. Estos datos demuestran que en lugar de continuar el empleo de la leña en los fogones, sería recomendable incrementar la fabricación del carbón, que es más eficiente por su potencia calorífica y más ecológica como combustible. Webliografía: http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia20/HTML/articulo06.htm Pregunta ¿En qué consisten las energías no-renovables? ¿En qué consisten las energías renovables? ¿Cuáles son las energías renovables? ¿Cuáles son las energías no renovables? ¿Cuáles son las fuentes de energía más contaminantes? ¿Cuál es el impacto ambiental del uso de la energía? Equipo 5 4 2 3 1 6 Respuesta Energías no renovables son aquellas fuentes de energía que tienen un carácter limitado en el tiempo y cuyo consumo implica su desaparición en la naturaleza sin posibilidad de renovación.  Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales Entre las energías renovables se cuentan la eólica, geotérmica, hidroeléctrica, mareomotriz,solar, undimotriz, la biomasa y los biocombustibles. Las energías no renovables son aquellas que generan emisiones contaminantes para el medio ambiente, son limitadas y se localizan en partes especificas del planeta, tales como carbón  gases  petróleo  metales  Química y nuclear. Puede decirse que el impacto mas importante se basa en el tipo de energía si es de la energía eléctrica nos basaríamos en el método de obtenerla ya que se puede obtener de diferentes formas: Por Hidroeléctricas, es decir el uso del agua para mover las turbinas que generan  la electricidad (Se forman grandes presas que al verter su agua mueven las turbinas). Por Acción Eolica, tomando el viento como fuerza para mover esas turbinas. por Fusion Nuclear, es decir usando el plutonio u otro material radiactivo, al calentarse es rociado con aguas para generar vapor que este hace mover ls turbinas. Por acción térmica, utilizando el calor del interior del planeta y ese vapor mover  las turbinas que generan la electricidad. el impacto por lo tanto es de diferentes formas y es el resultado del material chatarra que se utiliza en la elaboración de electricidad. Discutir la presentación de   los resultados que mencionan los alumnos. FASE DE DESARROLLO Actividad experimental: Combustibles y contaminación -        Colocar en el caldero 10 ml de combustible. -        Colocar 100 ml de agua en el vaso de precipitados y medir la temperatura inicial. -        Calentar el agua con el primer combustible alcohol, hasta que se consuma y medir la temperatura final. -        Repetir el procedimiento anterior con el hexano y al final  con  thinner. -                  C Equipo 1 Equipo 2 Equipo 3 Equipo 4 Equipo5 Equipo6 combustible Temp. inicial  del  agua 0C Temp. final  del  agua0C Temp. inicial  del  agua0C Temp. final  del  agua0C Temp. inicial  del  agua0C Temp. final  del  agua0C Temp. inicial  del  agua0C Temp. final  del  agua0C Temp. inicial  del  agua0C Temp. final  del  agua0C Temp. inicial  del  agua0C Temp. final  del  agua0C Alcohol 19 48 20° 45° 19 48 18° 48° 18° 50° 18 50 Hexano 19 39 20° 50° 19 39 18° 38° 19° 64° 18 42 Thinner 20° 49° 20 49 18° 39° 19° 48° 18 49 -        ¿Cuál combustible aumento más la temperatura del agua? -        El thinner -        ¿Cuál combustible genero mayor contaminación? -        El thinner -         ¿Cuál fue la característica principal de contaminación? HUMO NEGRO :O  Los alumnos comentaran como han repercutido los efectos contaminantes en su vida cotidiana. 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 energía más contaminante y relación con la eficiencia. 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.

Feria de física

 En  la feria de física que se llevo acabo en el CCH SUR, nos pudimos encontrar con distintos experimentos, de los cuales el que mas me llamo la atención fue el de las  burbujas inflamables, la cuales para llevarlas acabo se empleo detergente líquido, alcohol, spray para cabello, cerrillos, como sabemos el interior de la burbujas esta formado por un gas, y en este caso el gas que quedo atrapado se trato de alcohol, y por ser un liquido inflamable a  la hora de acercarle un cerrillo se llevo acabo una reacción química, donde le gas se empezó a consumir. 

Burbujas explosivas 

Entropía e irreversibilidad energética

Física 1
Semana 16

Semana 15 SESIÓN 44	Entropía e irreversibilidad energética
contenido temático	Entropía e irreversibilidad energética

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales ·         Entropía e irreversibilidad energética Procedimentales ·        Relaciones de  la irreversibilidad de los procesos y su relación con la entropía. ·        Describirá diferentes sistemas y fenómenos térmicos, así como los elementos que lo conforman. Actitudinales ·        Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De laboratorio: Parrilla eléctrica, dos vasos de precipitados de 250 ml, termómetro, balanza. Sustancias: agua sólida y liquida. De proyección: -        Pizarrón, gis, borrador -        Proyector de acetatos De computo: -        PC, y proyector tipo cañón -        Programas:  procesador de palabras. Didáctico: -        Resumen escrito en documento electrónico.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase  les plantea la siguiente pregunta: ¿Por qué no es posible aprovechar toda la energía en un sistema térmico? ¿Qué es la entropía? ¿Cuál es el modelo matemático de la entropía? ¿Cuáles son las unidades que intervienen el modelo matemático de la entropía? ¿Cuándo se tiene un proceso irreversible? ¿Cuáles son Ejemplos de procesos termodinámicos irreversibles? ¿Para qué sirve la entropía? Equipo 4                   2 6 5 1 3 Respuesta Es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. S= Kcal/K Q1-2= Cantidad de calor T= Temperatura absoluta (Kelvin)  El concepto de irreversibilidad se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo Si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará. Movimiento con fricción Expansión libre Transferencia de energía como calor debido la diferencia significativa de temperatura. Corriente eléctrica a través de una resistencia diferente a cero Reacción química espontánea Mezcla de materia de diversa composición o estado. Para saber que procesos tienden a ser favorables termodinamicamente ya que todo tiende al desorden según la Ley de la termodinámica El Profesor solicita a los alumnos que  presenten resultados, empleando la técnica seleccionada. http://www.taringa.net/posts/info/9140414/experimento-parece-violar-la-entropia.html http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=h1JkZR0Ibdc http://www.youtube.com/watch?v=rkSRsTilmdk&feature=related ejemplo FASE DE DESARROLLO Los alumnos desarrollan la lectura siguiente de acuerdo a las indicaciones del Profesor: Entropía Procedimiento: -           Pesar una muestra de agua sólida y medir su temperatura, -           Medir 100 ml de agua en el vaso de precipitados y medir su temperatura -           Colocar el agua solida centro del vaso de precipitados y medir el tiempo de equilibrio de temperaturas y la temperatura final. -           Tabular y graficar los datos. Masa de hielo-tiempo-temperatura. Equipo Masa de agua solida gramos Temperatura inicial agua solida o C o C Temperatura final Temperatura agua liquida o C Tiempo de equilibrio. minutos 1 11.9gr 6° 9° 18° 9.50 min 2 10.7 gr 7 ° 10° 18° 5 minutos 3 11gr 6° 9° 18° 9 min 4 27.65 gr 4° 4° 18° 16 min 5 16.2 g 8° 10° 18° 8.15 6 10.7 4° 11° 13° 8min 19seg     Pesar una muestra de agua sólida  Medir 100 ml de agua en el vaso de  precipitados y medir su temperatura Medir el tiempo de equilibrio entre el hielo y el agua sólida. Vamos a imaginar que tenemos una caja con tres divisiones; dentro de la caja y en cada división se encuentran tres tipos diferentes de canicas: azules, amarillas y rojas, respectivamente. Las divisiones son movibles así que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa a las canicas azules de las amarillas. Lo que estoy haciendo dentro del punto de vista de la entropía es quitar un grado o índice de restricción a mi sistema; antes de que yo quitara la primera división, las canicas se encontraban separadas y ordenadas en colores: en la primera división las azules, en la segunda las amarillas y en la tercera las rojas, estaban restringidas a un cierto orden. Al quitar la segunda división, estoy quitando también otro grado de restricción. Las canicas se han mezclados unas con otras de tal manera que ahora no las puedo tener ordenas pues las barreras que les restringían han sido quitadas. La entropía de este sistema ha aumentado al ir quitando las restricciones pues inicialmente había un orden establecido y al final del proceso (el proceso  este caso el quitar las divisiones de la caja) no existe orden alguno dentro de la caja. La entropía es en este caso una medida del orden (o desorden) de un sistema o de la falta de grados de restricción; la manera de utilizarla es medirla en nuestro sistema inicial, es decir, antes de remover alguna restricción, y volverla a medir al final del proceso que sufrió el sistema.   El concepto de entropía fue introducido por primera vez por R. J. Clausius a mediados del siglo XIX. Clausius, ingeniero francés, también formuló un principio para la Segunda ley: "No es posible proceso alguno cuyo único resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo frío a otro más caliente”. En base a este principio, Clausius introdujo el concepto de entropía, la cual es una medición de la cantidad de restricciones que existen para que un proceso se lleve a cabo y nos determina también la dirección de dicho proceso. 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 entropía e irreversibilidad energética. 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.