PLANIFICACIÓN DE SESIÓN DE APRENDIZAJE GRADO UNIDAD SEGUNDO III SESIÓN HORAS 2/8 3 TÍTULO DE LA SESIÓN Efectos del calor en los cuerpos APRENDIZAJES ESPERADOS COMPETENCIAS CAPACIDADES INDICADORES Explica el mundo Comprende y aplica Justifica que en toda transformación de energía existe una energía degradada, que físico, basado en conocimientos en algunos casos se puede cuantificar. conocimientos científicos y científicos. argumenta científicamente. SECUENCIA DIDÁCTICA Inicio (10 minutos) El docente promueve el aprendizaje cooperativo y genera dinámicas de integración para el trabajo en equipo y durante el desarrollo de la sesión. El docente recuerda el experimento de la sesión anterior y pregunta: ¿Cómo se formó el cubo de hielo? ¿Qué hizo posible que el cubo de hielo se derritiera? ¿Hubo creación de energía en esta transformación de los estados de la materia? ¿Por qué? Los estudiantes dan posibles respuestas y se anotan en la pizarra. El docente presenta el propósito de la sesión: “Efectos del calor en los cuerpos”, y coloca el título de la sesión. Desarrollo (70 minutos) Comprende y aplica conocimientos científicos y argumenta científicamente. Actividad 1 Los estudiantes investigan haciendo uso del texto de Ciencia, Tecnología y Ambiente 2°, páginas 38 y 39, sobre los cambios de estado. El docente guía la lectura utilizando los esquemas sobre “Tres fases de la materia” y “Cambios de estado” del texto. Los estudiantes organizan información en el cuadro del Anexo 1: Efectos del calor y Los cambios de estado: Fase de: A fase: Líquido Sólido Sólido Líquido Líquido Gaseoso Gaseoso Líquido Denominación del cambio de fase Solidificación Calor Aumenta Disminuye x Cambio Progresivo Regresivo X Ejemplos en la vida cotidiana Agua se congela en la refrigeradora. La helada en la altura andina. Sólido Gaseoso Gaseoso Sólido Conclusiones ¿De qué depende el cambio de fase? ¿Qué ocurre con las partículas? ¿Depende de la energía o del calor? ¿En los ejemplos la cantidad de energía aumenta o se degrada? ¿Por qué? El docente promueve la expresión de argumentos que sustenten las conclusiones de los estudiantes, a partir de las preguntas del cuadro y basándose en información científica: ¿De qué depende el cambio de fase? ¿Qué ocurre con las partículas? ¿Depende de la energía o del calor? El docente monitorea el trabajo de los estudiantes verificando que todo el cuadro haya sido desarrollado y sobre todo que se hayan respondido a las preguntas con la información científica apropiada. Seguidamente el docente verifica las tareas para la casa, asignadas en la sesión anterior, con preguntas sobre: ¿Qué es la termodinámica? ¿Cuál es la primera ley de la termodinámica? ¿Qué ejemplos han escrito? Los estudiantes revisan sus apuntes y responden las preguntas. El docente pega en la pizarra el postulado de la primera ley de la termodinámica: La primera ley de la termodinámica establece una relación entre la energía interna del sistema (cuerpo) y la energía que intercambia con el entorno en forma de calor o trabajo. Los estudiantes, a partir de la lectura del postulado, responden a las preguntas expresando las razones, con base en la información científica: ¿En los ejemplos (cuadro) la cantidad de energía ha aumentado? ¿Por qué? Se escuchan los aportes de los estudiantes. El docente puntualiza que la primera ley de la termodinámica afirma que la energía total de cualquier sistema o cuerpo aislado se conserva, por lo que esta primera ley establece que no es posible crear energía mediante cualquiera de sus transformaciones, ya que la energía del universo es una constante. (La respuesta se fundamenta en la primera ley de la termodinámica: la energía no aumenta, permanece constante). El docente pega en la pizarra el postulado de la segunda ley de la termodinámica y pide la lectura del mismo: La segunda ley de la termodinámica indica la dirección en que se llevan a cabo las transformaciones energéticas. El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja. Los estudiantes, con base en el postulado, responden a la pregunta: ¿Se puede hablar de una energía degradada? Se escucha y valora el aporte de los estudiantes. El docente puntualiza que esta segunda ley indica que ningún proceso que implique una transformación energética puede ocurrir espontáneamente sin que parte de la energía se degrade, o sea pase de una forma con mayor capacidad de realizar trabajo (radiación de onda corta, por ejemplo) a una con menor capacidad (por ejemplo, calor). La respuesta se fundamenta en esta segunda ley: sí se puede hablar de que parte de la energía se degrada, ya que por ejemplo una máquina térmica nada más aprovecha una fracción de la energía térmica disponible en forma de energía mecánica. Por esta razón se puede afirmar que la energía se degrada. La energía de más grado que se transforma en energía térmica ya no puede recuperarse de nuevo totalmente como una energía de más grado, este fenómeno recibe el nombre de degradación de la energía. La energía degradada es menos útil para hacer trabajo. En todos los procesos naturales en que hay una transferencia de calor, la energía disponible para hacer el trabajo disminuye. Los estudiantes mejoran sus razones en el cuadro y las pegan en su cuaderno. Actividad 2: El docente indica a los estudiantes formar equipos para registrar la temperatura del ambiente del “aula”. Los estudiantes, en equipos, utilizan un termómetro de alcohol para medir la temperatura del ambiente en escala centígrado °C; el docente pregunta si saben utilizar el termómetro ambiental y promueve la participación de unos estudiantes, si no saben el docente da algunas pautas. El docente les recuerda que tomar la temperatura del “ambiente” implica determinar y caracterizar las condiciones del procedimiento de la medición de la temperatura, se les brinda orientaciones a los estudiantes como: - Usar con cuidado porque el material es de vidrio. - Sujetar de la parte extrema superior con una mano y dejar libre el bulbo de la parte extrema inferior, solo en contacto con el aire. - Antes de efectuar la medición en la zona indicada, siempre colocar el bulbo del termómetro en el recipiente con cubos de hielo y hacer que el alcohol baje a unos 10 °C, dependiendo del tipo de clima en donde se ubique la escuela. - Ubicarse en la zona sujetando el termómetro solo con el bulbo en contacto con el aire y registrar la temperatura cuando el alcohol se detenga y no avance más. Primera etapa Los estudiantes tienen 20 minutos para realizar sus mediciones y organizar los datos en el cuadro. El docente, luego de los 20 minutos, dibuja en la pizarra un cuadro para cuantificar el registro de temperaturas por equipos: Equipos Sombra Luz solar Cerca al suelo Cerca al techo °C °C °C °C 1 2 3 4 5 Conclusiones Segunda etapa El docente pide a sus estudiantes que hagan predicciones sobre las razones que generan la variedad de temperaturas en el aula. El docente anota sus razones en la pizarra, que pueden ser: o o o o o o Los termómetros son distintos. Los termómetros no están en la misma ubicación. Los estudiantes han usado mal los termómetros. El movimiento del aire influye en la temperatura del ambiente. La luz y las sombras aumentan o disminuyen la temperatura. Etc. Tercera etapa Los estudiantes formulan conclusiones al final de cada columna correspondiente a una zona de medición. El docente promueve que establezcan diferencias entre las mediciones en sombra y en luz solar, entre cerca del suelo y cerca del techo, en forma oral, y luego los estudiantes anotan sus argumentos en su cuaderno. Finalmente, el docente pregunta: ¿Qué tipo de efecto hace posible el registro de diversas mediciones con el termómetro? ¿Qué es lo que sucede con las partículas del alcohol? Para ello los estudiantes leen su texto de Ciencia, Tecnología y ambiente, página 40, sobre dilatación y contracción. (El tipo de efecto que se produce es la dilatación lineal. Lo que sucede es una separación de los átomos del alcohol, aumentando su vibración). CIERRE. Si es el caso, haz un cierre aquí con esta actividad: el docente solicitará a cada uno de los estudiantes de cada grupo que mencione una razón para la variación de la temperatura. Si los estudiantes tuviesen dificultades en la comprensión del tema de la temperatura, como estrategia de reforzamiento el docente acompañará a los estudiantes en la elaboración de un cuadro comparativo entre calor y temperatura. INICIO. Si es el caso, inicia aquí con esta actividad: el docente realiza una retroalimentación con los estudiantes de los aprendizajes obtenidos sobre las variaciones de temperatura. Continúa ahora con el DESARROLLO de la sesión (25 minutos) Actividad 3 • Los estudiantes establecen diferencias entre las unidades termométricas en un cuadro comparativo: Celsius, Fahrenheit y Kelvin, haciendo uso de su texto de Ciencia, Tecnología y Ambiente, página 40, sobre unidades termométricas (medición de temperatura). Los estudiantes determinan los criterios para establecer las diferencias en el cuadro comparativo y el docente los monitorea. El docente finalmente promueve entre los estudiantes que den razones argumentadas de todas las actividades realizadas en torno a: - Los efectos del calor se evidencian en los cambios de estado, en la dilatación y contracción, variación de la temperatura, entre otros. - Durante un cambio de estado, el cuerpo absorbe o desprende una cierta cantidad de calor que depende de su masa. - Durante un cambio de estado, la temperatura del cuerpo permanece constante hasta que haya cambiado por completo. - Todas las sustancias tienen un valor determinado de temperatura para fundirse y evaporarse. Estos valores se llaman punto de fusión y punto de ebullición, respectivamente. - De acuerdo con la primera ley de la termodinámica la energía no se crea, ni tampoco se destruye, solo se transforma. La energía no se degrada, simplemente los átomos que forman las partículas disminuyen su movimiento, por lo que la energía térmica es menor. Cuando el movimiento de partículas aumenta, se dice que la energía térmica es mayor. - La temperatura de un ambiente varía por diferentes factores: movimiento del aire, y por condiciones de iluminación u obscuridad. Todo ello genera diferentes energías térmicas que se registran al medir con el termómetro. - Existen diversas clases de unidades termométricas: Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (°K), donde sus puntos de ebullición y cero absolutos dependen del tipo de escala. Cierre (10 minutos) Los estudiantes de cada equipo realizan coordinaciones para llevar a cabo nuevas experiencias a partir de situaciones cotidianas en las que pueden aplicar sus conocimientos científicos sobre la relación entre calor y temperatura. Los estudiantes establecen diferencias sobre la evaporación y la ebullición, con ejemplos en su cuaderno. TAREA A TRABAJAR EN CASA Para reforzar, los estudiantes investigan sobre la temperatura del cuerpo del ser humano y qué significa estar en un estado febril, y anotan en su cuaderno. Los estudiantes pueden reforzar sus aprendizajes con información sobre los cambios de estado. http://termodinamicacalorytemperatura2015.blogspot.pe/2015/02/cambios-deestado.html Los estudiantes leen el Anexo 2 sobre “La regulación de la temperatura corporal” y complementan con la información del texto de CTA sobre la termorregulación, en la página 41, para comentarlo en la siguiente sesión. MATERIALES O RECURSOS A UTILIZAR Ministerio de Educación. (2012). Libro de Ciencia, Tecnología y Ambiente de 2 º grado de Educación Secundaria. Lima: Grupo Editorial Norma. Termómetro de alcohol. Recipiente con cubos de hielo. Papelotes. Plumones. Copia de los anexos. Lectura sobre la regulación de la temperatura corporal. Lectura de página web sobre el termómetro de alcohol para el docente: https://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro_de_alcohol Anexo 1 LOS EFECTOS DEL CALOR: LOS CAMBIOS DE ESTADO Fase de: A fase: Líquido Sólido Sólido Líquido Líquido Gaseoso Gaseoso Líquido Sólido Gaseoso Gaseoso Sólido Conclusiones Denominación del cambio de fase Calor Aumenta Disminuye Cambio Progresivo Regresivo Ejemplos en la vida cotidiana ¿De qué depende el cambio de fase? ¿Qué ocurre con las partículas? ¿Depende de la energía o el calor? ¿En los ejemplos la cantidad de energía aumenta o se degrada? ¿Por qué? Anexo 2 ¿QUÉ ES LA REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA CORPORAL? La temperatura corporal del ser humano oscila en torno a un valor basal de 36,8 +- 0,4 °C, independientemente de las condiciones ambientales que rodean al individuo, y sigue un ritmo de variación diurna que se mantiene en la enfermedad, alcanzando un punto mínimo en la madrugada y un punto máximo en las últimas horas de la tarde. Ello es debido a un exquisito control llevado a cabo en el centro termorregulador del hipotálamo (estructura anatómica del sistema nervioso central), donde se reciben dos tipos de señales: unas que provienen de receptores de frío y calor de la superficie cutánea y otras aportadas por neuronas termosensibles del hipotálamo a la temperatura de la sangre que las baña. Estas señales son analizadas por el hipotálamo, de donde parten las órdenes que a través de diferentes sistemas efectores (vasomotor, respiratorio, cardiaco, muscular, hormonal, etc.) van a equilibrar los mecanismos de producción y pérdida de calor, y van a mantener la temperatura dentro de límites estrechos. ¿CUÁLES SON LOS MECANISMOS DE PÉRDIDA DE CALOR? Vasodilatación cutánea: produce derivación de la sangre hacia capilares cutáneos, aumentando la temperatura de la piel y la consiguiente pérdida de calor por radiación, convección y conducción. Esta transferencia de calor se anula o invierte si la temperatura ambiental es igual o mayor a la corporal. Sudoración: se pierde calor por el mecanismo físico de evaporación, incluso cuando la temperatura ambiental es igual o mayor a la corporal. Cambios de conducta: el enfermo se quita la ropa aislante o sale de la cama. http://www.lasalud.com/pacientes/fiebre.htm
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