laboratorio IV periodo de Física 7°

COLEGIO SAN FRANCISCO

 Puerto Colombia – Atlántico

Laboratorio N°1  de física IV periodo 7º____

 Calor y Temperatura.

Disciplina: Ciencias Naturales

Contenido Básico: Características e importancia de las Calor y Temperatura .

Objetivo- Establecer a partir de practicas la validez de las afirmaciones del texto

- ingeniar algunas variaciones de la experiencia con otros materiales.

-Presentar un informe detallado al profesor, haciendo énfasis en las conclusiones.

Materiales: Los materiales son correspondientes a cada evento presentado  

Procedimiento: Esta actividad consistió en que los estudiantes del Septimo Grado mediante una lluvia de Ideas expresaran  lo que ellos entendían por Calor y Temperatura, mencionaran algunas características y darán muchos ejemplos de ellas.

El profesor mediante una presentación en Power Point explicara a los estudiantes la importancia del estudi0o del calor y la temperatura para  nuestra vida cotidiana, así como las características que presentan.

Luego en el aula de clase, organizados en grupos de 5 estudiantes; se les darán  instrucciones para que mediante  trabajo cooperativo realicen la actividad correspondiente utilizando materiales del medio donde los estudiantes participaran con mucho entusiasmo  poniendo en práctica su iniciativa y creatividad se intercambiaran los elementos creados y sacaran conclusiones (cada grupo escogerá y realizara un experimento  y lo expondrá a sus compañeros)

Estos temas de investigación les será útil como fuente de conocimiento e inspiración; favor dirigirse a cada link y así consultar sobre la construcción de algunas

Calor y Temperatura

Nuestro objetivo

• Diferenciar los conceptos de Calor y temperatura.
• Comprender el funcionamiento de un termómetro.
• Comprender el efecto que tiene el intercambio de calor en la temperatura o el estado de agregación de los cuerpos.
• Definir el concepto de Equilibrio Térmico, y aplicarlo para la determinación de temperaturas de equilibrio o magnitudes calorimétricas en mezclas de sustancias con diferentes temperaturas.

Temperaturas de cambio de estado

• Calor latente de cambio de estado

Durante la transición de un estado físico a otro, el calor, la energía absorbida por un cuerpo no se emplea en aumentar la agitación (medida por la temperatura) de sus moléculas, sino en romper los enlaces entre ellas. Continúa aumentando la energía térmica del cuerpo, pero no su temperatura.

Experimentos

“HIRVIENDO AGUA”

 

• MATERIALES:
  Agua hervida
  Cubitos de hielo
  Una tapa
  Recipiente de cristal.
  
  PROCEDIMIENTO:
  Hervir un poco de agua.
  Verter su contenido en un recipiente de cristal (bote de mermelada) que soporte el calor. Llenarlo hasta la mitad aproximadamente.
  Dejar enfriar durante varios segundos para estar seguro de que el agua está a menos de cien grados.
  Colocar la tapa (metálica) del recipiente.
  Colocar unos cubitos de hielo encima de la tapa.
  
  RESPONDE:
  
  ¿Cómo fue posible esto? Desde ese mismo momento el agua de su interior empezará a hervir a pesar de estar a bastante menos de cien grados. La temperatura de ebullición del agua depende de su presión exterior. Si ésta es baja el agua puede hervir a cincuenta o menos grados (experiencia expuesta). Si la presión es alta entonces puede hervir a más de cien (olla exprés). Al colocar los cubitos de hielo encima de la tapa disminuimos la presión en el interior del recipiente. A esa presión el agua hierve a mucho menos de cien. En cumbre altas no se pueden cocer los alimentos debido a la baja presión que hay en estos lugares .

 “NO QUEMA”

• 
  MATERIALES:
  Un recipiente
  Cubitos de hielo
  Un mechero
  
  PROCEDIMIENTO:
  Introduzca cubitos de hielo en un recipiente metálico.
  Póngalo al fuego y retírelo antes de que se derrita el hielo.
  Coloque el recipiente encima de su mano.
  
  RESPONDE:
  
  ¿Cree que se quemará?,
  
  No. El hielo funde a cero grados y mientras dura el cambio de estado (sólido a líquido), la temperatura seguirá siendo esa (cero grados). Toda la energía que se le comunica al sistema hielo-agua se invierte en fundir el hielo y no en calentar el agua. Quizás se queme pero de frio

 “SISTEMA SENSOR”

• 
  
  
• MATERIALES:
  *Liga de hule.
  
  PROCEDIMIENTO:
  Coloca la liga sobre tu frente y siente su temperatura.
  Tu frente es sensible al calor y puede por ello ser tu sistema sensor.
  -Sujeta la liga entre tus dedos pulgares e índices; los dedos deben tocarse.
  -Estira la liga.
  -Toca rápidamente tu frente con la liga estirada.
  
  RESPONDE:
  ¿Cómo sientes la liga?
  Tibia, es porque hacemos presion contra nuestra frente y esto hace que se ponga a esa temperatura.

 “HUMO QUE BAJA”

• 
  MATERIALES:
  Un tubo
  Una tira de papel
  2 pedazos de cartulina
  
  PROCEDIMIENTO:
  Con el tubito hacer un rollito de papel
  El tubito de papel se introduce en una perforación hecha a la medida justa en el tubo de plástico.
  Cerca de la base del tubo hay otra perforación para permitir el flujo uniforme del aire.
  El extremo superior del tubo de plástico se cubre con una tarjeta de cartulina para que no entren corrientes de aire.
  El extremo superior del tubo de plástico se cubre con una tarjeta de cartulina para que no entren corrientes de aire.
  Sitúa el arreglo en un lugar seguro, lejos de objetos que puedan quemarse. Antes de encender el tubito asegúrate de tener a la mano un vaso de agua para apagar un posible fuego.
  Usa un plato debajo de la flama para recolectar las cenizas que caen.
  
  RESPONDE:
  
  Después de haber terminado la caída del humo. ¿De qué color queda? ¿Cómo se siente? ¿A qué huele? ¿Qué piensas que tiene?
  
  Cuando un material se quema ocurre una reacción química. El oxígeno del aire se combina con sustancias del material y se producen nuevas sustancias, algunas gaseosas como dióxido de carbono y vapor de agua.
  Cuando la combustión es incompleta, es decir cuando no reacciona la totalidad del material disponible, algunas de las sustancias que contiene el material se desprenden en forma de partículas, que pueden ser sólidas o líquidas. Estas partículas, junto con los gases y el aire que las arrastran, forman el humo.
  En el experimento que se muestra aquí se produce humo que sube, proveniente de la parte externa del tubo de papel. Como los gases producidos y el aire cercano están a una temperatura mayor y tienen densidad menor a la del aire del ambiente, se establece una corriente de convección ascendente.
  El humo que se produce en la parte interna del tubo de papel viaja a lo largo de él, en ese trayecto se enfría y para cuando llega a la boca del tubo su densidad ha aumentado y al salir baja hundiéndose en el aire ambiente que es menos denso
• “APLASTANDO LA LATA”
  
  
  MATERIALES:
  Lata
  Agua
  Mechero de alcohol
  
  PROCEDIMIENTO:
  La lata debe ser de aluminio delgado, como las de refresco.
  Se vierte un poquito de agua en su interior, aproximadamente dos cucharadas.
  La lata con el agua se pone al fuego. Puede ser un mechero de alcohol, como en la foto, o uno de gas o la estufa de la casa.
  En cualquier caso debes tener mucho cuidado, usa un guante para manejar objetos calientes.
  El agua de la lata hierve y después de medio o un minuto desde que se haya iniciado la ebullición la lata está lista.
  Como la lata está caliente se usa una pinza para manejarla. La pinza se puede hacer con dos tiras o reglas de madera pegadas con cinta a una pieza de madera del ancho de la lata, unos 6.5 cm.
  La lata es tomada con las pinzas y rápidamente es llevada a un recipiente que contiene agua fría.
  La lata se invierte de manera que la apertura quede hacia abajo y se sumerge en el agua fría.
  
  
  RESPONDE:
  ¿Qué pasó con la lata? ¿después de que la lata ha sido comprimida, al levantarla sale agua de su interior? Si casi no tenia agua ¿cómo es que ahora está casi llena? ¿Qué hace que el agua se introduzca en la lata?
  
  
  Cuando el agua de la lata ha estado hirviendo durante un rato, el vapor ha expulsado al aire y llena la lata. Al poner la lata al agua, baja la temperatura del vapor que hace contacto con la parte de la lata sumergida. Este vapor se condensa, se hace agua líquida, y así ocupa un volumen menor que como vapor. El rápido cambio de volumen de esa parte del vapor provoca un descenso violento en la presión de todo el interior de la lata. Ese cambio rápido de presión hace que la temperatura de todo el vapor baje y se condense, la presión del interior baja aún más. Todo eso sucede en una fracción de segundo.
  La presión interior baja bruscamente, ¿por qué se comprime la lata? ¿Hay algo afuera de la lata que ejerza presión sobre ella?

“ DESHIELO VERDE”

• MATERIALES:
  Vaso largo
  Agua
  Aceite
  Colorante
  Una cubitera
  Un tapón de corcho.
  
  PROCEDIMIENTO:En primer lugar ponemos un poco de agua con colorante en uno de los compartimentos de la cubitera junto con un tapón de corcho. Luego metemos la cubitera en el congelador y esperamos unas horas.
  En segundo lugar llenamos el vaso con aceite y luego añadimos uno de los cubitos de hielo que hemos preparado. El tapón de corcho garantiza que el cubito de hielo flote en aceite.

Manejo del calor y la temperatura elaboradas por estudiantes de Séptimo  Grado.

 COLEGIO SAN FRANCISCO

 Puerto Colombia – Atlántico

Laboratorio N°2  de física IV periodo 7º____

Calor especifico.

Disciplina: Ciencias Naturales

Contenido Básico: Características e importancia del calor especifico.

Objetivo: Medición del calor específico de diversos materiales.

Materiales: Un calorímetro. Termómetros de mercurio o sensores de temperatura, que midan en el rango 0−100 ºC. Bloques de Cu, Fe, Al u otros metales, de masas entre 100 y 300 g.

Procedimiento: Esta actividad consistió en que los estudiantes del séptimo Grado mediante una lluvia de Ideas expresaran  lo que ellos entendían por Calor específico, mencionaran algunas características y darán muchos ejemplos de ellas.

El profesor mediante una presentación en Power Point explicara a los estudiantes la importancia de las máquinas simples en nuestra vida cotidiana, así como las características que presentan.

Luego en el aula de clase, organizados en grupos de 5 estudiantes; se les darán  instrucciones para que mediante  trabajo cooperativo elaboraran  máquinas simples utilizando materiales del medio donde los estudiantes participaron con mucho entusiasmo  poniendo en práctica su iniciativa y creatividad se intercambiaran los elementos creados y sacaran conclusiones

En este experimento se propone medir el calor específico de algunos metales. El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de un gramo de sustancia en un grado Celsius:

cp = Q /m ΔT

Dada una muestra del material cuyo calor específico se desea medir a una temperatura inicial (Tinicial) y la sumergimos en un calorímetro que contiene en equilibrio térmico una masa de agua (Magua) a una temperatura Tc, si el sistema es adiabático tendremos por conservación de la energía que

Mmuestra cp(muestra) (Tinicial – Tfinal) = (Magua + Meq) cp(agua) (Tfinal -- Tc)

donde M muestra es la masa de la muestra, M agua la masa del agua que está en el calorímetro, Meq la masa equivalente del calorímetro y los distintos objetos que contiene (termómetros, agitadores, etc) y cp(muestra) es el calor específico que queremos hallar (Si no tiene éste dato debe medirlo).

De este modo conociendo las distintas masas y temperaturas es posible despejar el calor específico del material.

Para la experiencia se recomienda:

- Calcular la Meq del calorímetro e instrumentos en su interior

- Medir todas las masas involucradas

- Llenar el calorímetro con el termómetro y agitador con agua fría y esperar hasta que se alcance la temperatura de equilibrio Tc

- Sumergir la muestra en un baño térmico, por ej. Agua hirviendo y esperar hasta que alcance la temperatura de equilibrio. (Evitar que la muestra toque las paredes o el fondo del recipiente del baño térmico)

- Sacar la muestra del baño térmico, secarla rápidamente y sumergirla en el calorímetro. De este modo la temperatura de equilibrio del baño es la temperatura T inicial de la muestra.

- Agite y espere hasta alcanzar la temperatura final de equilibrio

- Repita esta experiencia para distintos materiales y compare los valores hallados con valores en tablas.

- Luego, si las mediciones le dieron confiables, puede averiguar el calor específico de otros materiales plásticos no conocidos disponibles en el laboratorio.

Tabla del calor específico de diversos materiales