ENERGÍA Y SU TRANSFERENCIA: TRABAJO Y CALOR

Jose Serapio Gonzalez Ruiz
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Una breve manera de explicar a los alumnos de Física y Química de 4º de ESO la equivalencia entre la Energía Mecánica y la Energía Térmica, a través del equivalente entre sus formas de transferencia: el Trabajo y el Calor

Resource summary

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    SOMOS ESCLAVOS ENERGÉTICOS
    Nuestra sociedad civilizada actual depende totalmente de la energía y sus formas, de tal forma que nos sería muy duro sobrevivir sin energía eléctrica (electrodomésticos, tv, ordenadores, móviles...) y/o energía térmica (calefacción, transporte...). Nunca una palabra que abarcara tantos conceptos, aparentemente sin ninguna relación, nos ha tenido tan sometidos.Por todo esto, ¿nos sentimos capaces de explicar qué significa energía?. Intentar escribirlo, y cuando lo tengáis escrito, pasar a la siguiente ficha...

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    ENERGÍA: DEFINICIÓN
    Una forma sencilla e intuitiva de definir energía puede ser ésta: "Capacidad intrínseca que posee la materia (acordaros, todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio) para producir algo que se puede transmitir a través del espacio"En esta definición aclaramos lo siguiente:-Si es una propiedad de materia, la cantidad de energía  dependerá de la cantidad de materia puesta en juego-Ese algo que la energía produce y transfiere lo llamaremos TRABAJO o CALOR

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    ENERGÍA: FORMAS
    Las dos formas de energía que vamos a tratar son:ENERGÍA MECÁNICA: Depende de la cantidad de materia (masa) y puede ser de dos tipos.-Energía Potencial: Depende de la posición de la materia en el espacio-Energía Cinética: Depende de la velocidad a la que se mueve la materiaSu transferencia se realiza a través de la producción, o realización, de una propiedad que denominamos TRABAJO

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    ENERGÍA: FORMAS
    ENERGÍA TÉRMICA: Esta energía depende de la cantidad de temperatura que tenga la materia, y su transferencia se realiza a través de una propiedad que denominamos CALOR

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    ¿SON EQUIVALENTES LAS ENERGÍAS?
    En esta simulación de java, colocamos a un skater en una rampa predeterminada, o que podemos diseñar nosotros, y observamos cómo varía su Energía Potencial y/o Energía Cinética.https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skate-park-basics_en.html Ahora bien, podemos marcar que el skater tenga rozamiento con la rampa.A mayor rozamiento, tiene menor velocidad y se para más rápido.En conclusión, no toda la Energía Potencial se transforma en Energía Cinética a máxima velocidad, si no que parte de ésta pasa a Energía Térmica, como vemos.

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    CONVERTIR CALOR EN TRABAJO
    En este video observamos un experimento muy sencillo para realizar en casa: Como el calor de una vela se transforma en trabajo, haciendo mover una serpentina de papel.Transformamos energía térmica en energía cinética

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    CONVERTIR CALOR EN TRABAJO
    En la siguiente simulación, en su segundo apartado, podemos usar diferentes elementos para girar el molinohttps://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/energy-forms-and-changes Podemos observar varias conversiones de calor en trabajo y viceversa (por ejemplo, calentando la tetera, el vapor de ésta mueve el molino, y éste, con su movimiento, hace hervir el agua del recipiente)

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    LOS PIONEROS: J. PRESCOTT JOULE
    El primero que demostró que la energía térmica y la mecánica son intercambiables fue James Prescott Joule a mediados del SXIXhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/joule.html

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    LOS PIONEROS: JAMES WATT
    Se puede considerar a James Watt como el "padre" de la sociedad civilizada actual. Al modificar y perfeccionar  la máquina de vapor de Newcomen, originó lo que se denominó la Revolución Industrial: el mundo avanzó tecnológicamente en los últimos 200 años mucho más que en los 10.000 años anteriores.Por desgracia, esto originó también el crecimiento exponencial en el consumo de combustibles fósiles (carbón y petróleo), creando el deterioro medioambiental que sufrimos en la actualidad.

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    EL FUTURO: ENERGÍAS RENOVABLES
    Aún existe un halo de esperanza. Todos los países han firmado un acuerdo para reducir sus emisiones de CO2 a la atmósfera, para así disminuir el efecto invernadero y parar el calentamiento global.Estamos a tiempo de conseguirlo. Tenemos a nuestra disposición fuentes de energía limpias e ilimitadas; sólo hay que ponerse de acuerdo para usarlas

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    VEAMOS LO QUE HAS APRENDIDO
    Tienes dos minutos para completar el test de 10 preguntas sobre la energía y su transferencia.¡Suerte!

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    AUTOEVALUACIÓN
    Contesta a las siguientes preguntas:1. ¿He aprendido algo nuevo al terminar la unidad? Enumera los principales conceptos.2. ¿Qué te ha resultado más difícil de las tareas asignadas?3. ¿Qué tareas te han gustado más?4. Después de conocer tus calificaciones, ¿Qué conceptos crees que debes repasar?.
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