Semana 11 Martes SESIÓN 31	Equilibrio térmico, temperatura e intercambio de energía
contenido temático	Equilibrio térmico, Temperatura e intercambio de energía, modelo cinético molecularmodelo de partículas

 

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales • Conocerán el intercambio de energía, • Aplicaran el modelo de partículas para explicar los cambios. Procedimentales • Describe los cambios de temperatura producidos por intercambio de energía • Manejo de material de laboratorio • Medición y relación de variables. • Presentación en equipo Actitudinales • Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De Laboratorio: - Material: Lámpara de alcohol, termómetro, vaso de precipitados de 250 ml, matraz erlenmeyer de 250 ml. tripie con tela de alambre con asbesto, botella desechable, con tapa. - Sustancias: agua. - De computo: - PC conexión a internet. De proyección: - Pizarrón, gis, borrador - Proyector de acetatos o tipo cañón. Didáctico: - Presentación  escrita en Word de la información indagada del programa del curso, en acetatos o Presentador.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase presenta las siguientes preguntas:                         Equilibrio térmico, temperatura e intercambio de energía interna. Pregunta ¿Qué se requiere para obtener un equilibrio térmico?   ¿Cuándo se logra el equilibrio térmico?   ¿Cuáles son las escalas de temperatura conocidas?   ¿Cuáles son las fórmulas para intercambiar las diferentes escalas térmicas?   ¿Cómo se representaría esquemáticamente  el intercambio de energía interna entre dos materiales?   Como se Representar el equilibrio térmico a nivel molecular de dos diferentes materiales?   Equipo 4 2 3 6 5 1 Respuesta El equilibrio térmico se alcanza cuando se tiene igualdad de temperatura en todos los puntos del sistema, al igual que el equilibrio mecánico que se alcanza cuando existe igualdad de presión en todos los puntos del sistema y el equilibrio químico cuando hay igualdad de potencial químico en todos los puntos, los tres aspectos son requisito indispensable para que exista equilibrio termodinámico. Consideremos dos cuerpos en contacto térmico. Si entre dichos cuerpos no existe flujo de calor entonces se dice que ambos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico. El parámetro termodinámico que caracteriza el equilibrio térmico es la temperatura. Cuando doscuerpos se encuentran en equilibrio térmico, entonces estos cuerpos tienen la mismatemperatura. Celsius —también conocida como escala centígrada—, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodinámica internacional Para transformaciones a escala absoluta utilizas las siguientes expresiones: K=ºC+273.15 (para transformar ºC a grados Kelvin) R=ºF+459.67 (para transformar ºF a grados Rankine) Cuando dos aguas con temperatura distinta se ponen en contacto hasta igualarse     La experiencia demuestra que cuando dos cuerpos, uno frío y otro caliente, se ponen en contacto durante un tiempo prolongado, terminan por alcanzar un estado de equilibrio entre ambos que se denomina equilibrio térmico. En ese estado no es posible distinguir cuál de ambos está más frío y cuál más caliente. La propiedad que tienen en común los cuerpos que se encuentran en equilibrio térmico es precisamente la temperatura.   Los alumnos discuten en equipo y escriben sus respuestas en documento electrónico, para contrastarlas con los demás equipos. FASE DE DESARROLLO Procedimiento: Colocar las cantidades indicadas de agua en el matraz Erlenmeyer y el vaso de precipitados. Mezclar el agua del matraz al vaso de precipitados. Medir y anotar las temperaturas y tiempo de equilibrio.           Equipo   Ml de agua en el Matraz   Temperatura oC   Ml de agua en el Vaso de precipitados   Temperatura oC   Tiempo de equilibrio minutos Temperatura de equilibrio °oC   1 50 24° 25 20° 3.38 22° 2 75 19° 50 20° 2 22° 3 100   75       4 125 21° 100 20° 2.5 21° 5 150 20° 125 20° 2.15 21° 6 175 20° 150 19° 1.3 21° Graficar los datos: tiempo-temperatura de equilibrio.         Colocar tres ml de agua en la botella desechable -         Calentar la botella con agua hasta que salga vapor por la boca de la botella. -         Tapar inmediatamente la botella y enfriarla. -         Anotar los resultados y conclusiones. Conclusiones: La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula Q=m·c·(Tf-Ti) Donde m es la masa, c es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final • Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0 • Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q>0 La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto, convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por los que salen un termómetro y el agitador. Supongamos que el calorímetro está a la temperatura inicial T0, y sea • mv es la masa del vaso del calorímetro y cv su calor específico. • mt la masa de la parte sumergida del termómetro y ct su calor específico • ma la masa de la parte sumergida del agitador y ca su calor específico • M la masa de agua que contiene el vaso, su calor específico es la unidad Por otra parte: Sean m y c las masa y el calor específico del cuerpo problema a la temperatura inicial T. En el equilibrio a la temperatura Te se tendrá la siguiente relación. (M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0)+m·c(Te-T)=0 La capacidad calorífica del calorímetro es k=mv·cv+mt·ct+ma·ca se le denomina equivalente en agua del calorímetro, y se expresa en gramos de agua. Por tanto, representa la cantidad de agua que tiene la misma capacidad calorífica que el vaso del calorímetro, parte sumergida del agitador y del termómetro y es una constante para cada calorímetro. El calor específico desconocido será por tanto: En esta fórmula tenemos una cantidad desconocida k, que debemos determinar experimentalmente. - Los alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor 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 aplicación del modelo de partículas para explicar los cambios de energía.                     Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE. Actividad Extra clase: Los alumnos:  Elaboraran su informe,  para registrar sus resultados en su Blog.  Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información,  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.