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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

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4º_Bloque 5. La energía

El trabajo te da calor, ¿o te lo quita?

En termodinámica, usamos el concepto de energía interna (U) para englobar la suma de energías que contiene un sistema, tales como:

  • Energía cinética de los componentes del sistema.
  • Energía proveniente de las vibraciones de las partículas.
  • Energía almacenada en los enlaces moleculares y que se puede liberar con una reacción química.

Como bien sabemos, la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma, es decir, se intercambia entre el sistema y el entorno.

Podemos pensar en nosotros mismos como un sistema con una energía interna que permite movernos, pensar y realizar cualquier acción. Nuestra energía interna aumentará si ingerimos comida (si el entorno nos aporta energía), o disminuirá tras una sesión de educación física (estamos realizando un trabajo, perdiendo energía):

Resultado de imagen de variacion energia interna
Figura 1: el balance energético del sistema puede ser negativo en función de las energías que intervengan.

Como vemos en la figura 1, la variación de esta energía interna (ΔU) vendrá dada por la aportación y/o sustracción de una energía en forma de calor (Q) y por otra en forma de trabajo mecánico (W). Podemos ver el funcionamiento de este principio a modo de ejemplo en la variación de agua en un pantano relatada en la figura 2:

Imagen:Analogia.gif
Figura 2: equivalencia de un sistema con el caudal de un pantano.

Vemos que la expresión de la conservación de la energía mediante el primer principio de la termodinámica es sumamente sencilla, pero debemos ser conscientes de todo el concepto que hay detrás de cada variable y signo. El siguiente vídeo ayudará a esclarecer las ideas:

El convenio de signos para las energías.

Actividades a realizar

  • Visualizar el siguiente experimento. Se formarán grupos de 3 alumnos para que expliquen lo sucedido a partir de la transferencia de energía y el primer principio. Cada grupo entregará un escrito no superior a 2 hojas.
  • En estos mismos grupos, deberán buscar/idear un experimento que recree una situación opuesta al experimento mostrado y realizar una presentación oral de no más de 10 minutos.
  • Realización individual de problemas de transferencia de energía vertebrados en la expresión matemática que representa el primer principio.

Objetivos

  • Consolidar los conceptos de temperatura y calor.
  • Relacionar el primer principio de la termodinámica con la conservación de la energía.
  • Saber discernir y resolver diferentes casos aplicados a la transferencia de calor y/o trabajo mediante el razonamiento, la deducción y el cálculo matemático.
  • Extender el principio de conservación de energía no solamente al ámbito termodinámico, si no a cualquier transferencia de cantidades entre dos partes (entorno – sistema, comercio – cliente, entrevistador – entrevistado, etc.).

Criterios de evaluación

  • Comprobar que no existe confusión entre los términos calor, trabajos, temperatura, energía interna o capacidad calorífica de un material.
  • Uso correcto de la ecuación del primer principio, incluyendo el sistema de signos y su concepto.
  • Confirmar que pueden aplicar el primer principio a la resolución de casos cotidianos planteados.
  • Responder de manera estructurada a la pregunta del título de esta entrada, teniendo en cuenta los puntos de vista del sistema y del entorno.

Referencias

Engel, T. (2011). Química física. Pearson Educación de México, S.A. de C.V.  13-29 (extraído de la biblioteca de UNIR).

Alvarado García, R. (2010). Principios de termodinámica. Instituto Politécnico Nacional.  3-9 (extraído de la biblioteca de UNIR).

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HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que contienen diferentes combinaciones de carbono e hidrógeno, presentándose en la naturaleza como gases, líquidos, grasas y, a veces, sólidos. El petróleo crudo y el gas natural, que son una combinación de diferentes hidrocarburos, son sus principales representantes.

Se forman por la descomposición y transformación de restos de animales y plantas, que han estado enterrados a grandes profundidades durante siglos, así tenemos que:

  • El petróleo crudo, es una mezcla compleja de hidrocarburos líquidos, compuesto en mayor medida de carbono e hidrógeno, con pequeñas cantidades de nitrógeno, oxígeno y azufre.
  • El gas natural, es un hidrocarburo en estado gaseoso compuesto de metano, principalmente, y de propano y butano en menor medida.

Los hidrocarburos son una fuente importante de generación de energía para las industrias, nuestros hogares y para el desarrollo de nuestra vida diaria. Pero no es sólo un combustible, sino que a través de procesos más avanzados se separan sus elementos y se logra su aprovechamiento a través de la industria petroquímica.

Mediante la aplicación de distintos procesos de transformación (refinación) de los hidrocarburos, se pone a disposición del consumidor una amplia gama de productos, que podemos agrupar en:

  • Energéticos: que son combustibles específicos para transporte, la industria, la agricultura, la generación de corriente eléctrica y uso doméstico.
  • Productos especiales: como lubricantes, asfaltos, grasas para vehículos y productos de uso industrial.

Se clasifican en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono.

La importancia de los hidrocarburos radica en el hecho de que son la base de materiales plásticos, lubricantes, pinturas, textiles, medicinas y también funcionan para generar electricidad.

Actividades:

  1. Visualiza el siguiente video (https://www.youtube.com/watch?v=l73LOeNwke8) y responde a las siguientes preguntas:

– ¿En qué dos formas podemos encontrar los hidrocarburos en la naturaleza?

-¿De qué dos elementos están formados los hidrocarburos?

  1. Visualiza el siguiente video (https://www.youtube.com/watch?v=Wy6AL1ypuQY) y enumera 5 objetos de tu casa fabricados a partir de derivados del petróleo. Reflexiona si podrías sustituir alguno de los mismos por material/es de origen distinto.
  1. ¿Qué tipo de hidrocarburo se utiliza en cada caso? Une con flechas.
Cocina Gasolina
Coche Asfalto
Motocicleta Diesel
Carretera Butano

Objetivos

  • Conocer la procedencia de los hidrocarburos y el estado en que podemos encontrarlos
  • Visualizar la importancia de los hidrocarburos en nuestra vida diaria.
  • Concienciar de la gran cantidad de objetos elaborados a partir de derivados del petróleo y de su carácter no renovable.

Criterios de evaluación

  • Identificar el estado de los hidrocarburos en la naturaleza.
  • Tomar conciencia sobre la importancia de los hidrocarburos en nuestra vida diaria
  • Conocer las distintas fuentes de energía utilizadas en la actualidad.

Referencias
https://prezi.com/_tb_qgd_isla/usos-industriales-de-los-hidrocarburos/
https://mundoquimica.wordpress.com/164-2/

http://cdhv1.blogspot.com/

 

Energía Cinética y Energía Potencial: la suma de dos energías

In 1721, ‘s Gravesande became involved in a public controversy over whether the German inventor Johann Bessler, known as Councillor Orffyreus, had created a genuine perpetual motion machine. ‘s Gravesande at first argued for the feasibility of perpetual motion based on the conservation of the scalar quantity mv (mass multiplied by speed), which he erroneously believed was implied by Newtonian mechanics. However, in 1722 he published the results of a series of experiments in which brass balls were dropped from varying heights onto a soft clay surface. He found that a ball with twice the speed of another would leave an indentation four times as deep, from which he concluded that the correct expression for the “live force” of a body in motion (what is modernly called its “kinetic energy“) is proportional to mv2.

Jenkins, A. (2013). “The mechanical career of Councillor Orffyreus, confidence man”. American Journal of Physics: 421–427.

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Chernóbil | 30 años de la catástrofe

chernobil.jpg (964×617)Imagen: dailymail.co.uk

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Experimentos de refracción de Newton

“En aquella época dominaba la idea de Descartes de que la luz estaba compuesta por pequeños corpúsculos. Los colores eran la mezcla de luz y oscuridad, en distintas proporciones. Antes que Newton, Descartes ya intentó descomponer la luz, pero sólo logró obtener los colores rojo y azul.

Experimento de Newton con la lux

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