Analizando un sistema termodinámico

Descripción:

A través de la información consignada en una página web y con la ayuda de simulador interactivo los estudiantes de grado 9º en la clase de química deberán acercase a los fenómenos termodinámicos, implementando diferentes variaciones que le permiten a estudiante resolver y generar más preguntas sobre este tema para enriquecer su aprendizaje.

Plan de Aula:

Una clase de tiene como propósito que los estudiantes de grado Noveno, establezcan relaciones entre energía interna de un sistema termodinámico, trabajo y transferencia de energía térmica, y expresarlas matemáticamente.

Durante el desarrollo de la clase se propone realizar la siguiente actividad:

Utilizando la clasificación de los sistemas termodinámicos (Ver aquí), el maestro solicita a los estudiantes que al abrir la simulación Phet, los estudiantes accedan a la segunda pestaña llamada “sistemas de energía”. Allí se puede observar todo un sistema de transformación que incluye cinco tipos de energía distintos. El docente pone a funcionar el simulador y a partir de lo que se observa en ese momento se puede reflexionar sobre las siguientes preguntas:

• ¿La simulación corresponde o no a un sistema termodinámico? y ¿por qué?

En caso de que esta simulación si sea un sistema termodinámico:

• ¿Se puede descomponer en otros sistemas termodinámicos?
• ¿Cómo se clasifica? ¿Abierto? ¿Cerrado? Y ¿por qué?
• ¿Existe algún ejemplo de sistemas termodinámicos cerrados? ¿Cuáles?
• ¿Qué son las paredes permisivas o contactos en un sistema termodinámico? ¿Cómo se pueden estas paredes en el sistema presentado en el simulador?

Si el trabajo mecánico de un sistema se define como la energía que se transfiere entre un sistema termodinámico y sus alrededores cuando entre ambos se ejerce una fuerza y se produce un desplazamiento.

¿En qué parte del sistema presentado en la simulación se presenta dicha fuerza y desplazamiento?

¿En qué parte del sistema presentado en la simulación se puede observar de una forma clara la energía interna?

El docente le solicita a sus estudiantes que elaboren un esquema que represente el sistema termodinámico de la simulación detallando cómo se produce el trabajo mecánico y qué relación tiene con la energía interna del recipiente con agua.

Una vez identificadas y analizadas todas las variables, el maestro ya ha consolidado en sus estudiantes las bases sólidas que le permitirán entender mejor el modelo matemático que define el trabajo mecánico en la termodinámica y así desarrollar algunos problemas aplicativos.

Al realizar esta actividad, los estudiantes deben:

• Modelar una situación o solución
• Repasar o reforzar un tema

Esta forma de utilizar el recurso Analizando un sistema termodinámico se enmarca en la categoria Modificar porque los estudiantes a través de la simulación pueden experimentar diversas formas de transformación de la materia y energía, formulando preguntas a partir de su interacción con el recurso.

En relación con las habilidades del siglo XXI, esta actividad se enmarca en:

• Razonar

  Descubrir una regla o principio subyacente en las relaciones entre dos o más objetos y aplicarlas para solucionar un problema.

  Habilidades Cognitivas > Habilidades de Pensamiento Crítico y de Solución de Problemas > Marco de Referencia SCANS (Deparatamento de Trabajo EEUU)

Se propone evaluar esta actividad de la siguiente manera:

El docente confronta al estudiante con la resolución de problemas teórico-prácticos sobre las transformaciones de un sistema termodinámico, identificando la forma en cómo se  puede observar el tema estudiado en la cotidianidad.