Ley de Boyle. Comportamiento de los gases

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Versión Estudiante

Ley de Boyle. Comportamiento de los gases

Carlos ArturoTabares
Colombia - CALI
Comfandi

Proyectos: 1

Área

-

Edad

8-9

Descripción

Mediante la creación de un programa en Scratch,  los estudiantes simularán mediante un modelo, la forma como se comporta el volumen de los gases cuando se varía la presión a una temperatura constante. Ley de Boyle.

Los estudiantes deben utilizar el programa Sketchup para el diseño de los elementos que van a utilizar (cilindro y embolo), utilizarán PowerPoint para el diseño de pantallas y de botones.

Estándar que cubre: Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas, teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.


Objetivos

El estudiante estará en capacidad de:

Diseñar un modelo que simule el comportamiento del volumen de un gas cuando se varía la presión a una temperatura constante, haciendo uso de la herramienta Scratch.

Explicar mediante una gráfica, la relación entre las variables, volumen y presión de un gas a temperatura constante, ley de Boyle, a partir de los datos calculados en el programa.

Proponer por los menos dos ejemplos de la vida cotidiana donde se aplique la Ley de Boyle y explicar cada uno de ellos en forma escrita.

Ser recursivo para elaborar los elementos que necesita en Scratch, utilizando otras herramientas informáticas.
Explicar el concepto de lista (vectores) y utilizarlo en un programa para almacenar varios datos del mismo tipo.

Duración

Sesión 1: - Mediante la creación de un programa en Scratch,  los estudiantes simularán mediante un modelo, la forma como se comporta el volumen de los gases cuando se varía la presión a una temperatura constante. Ley de Boyle. Los estudiantes deben utilizar el programa Sketchup para el diseño de los elementos que van a utilizar (cilindro y embolo), utilizarán PowerPoint para el diseño de pantallas y de botones. Estándar que cubre: Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas, teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.


Recursos

Docente

Computador

Texto guía de química para 10º grado.

Cuaderno

Programa de Scratch, Sketchup, Paint y PowerPoint

Aula de informática

http://www.heurema.com/PF24.htm

http://www.educa2.madrid.org/cms_tools/files/edb6467c-dc36-42e4-a245-9409477b5a81/Apliaciones_Didacticas/materia_cinetica/ley_de_boyle.html


Requisitos

.

 

Manejo de la herramienta Scratch

Manejo de la herramienta Sketchup

Edición básica de imágenes (Paint)

Elaboración  de Botones y diapositivas (PowerPoint)

Conocimiento de las magnitudes que definen el estado de los gases y sus unidades de medida.

Conocimiento de las propiedades de los gases.

Conocimiento en la elaboración de gráficas.

Magnitudes inversamente proporcionales

Lectura y comprensión de la Ley de boyle.

Conocimiento y uso de variables y listas (vectores), y su utilidad en un programa.

 

 


Herramientas

Presentador MultimediaInternet - InformaciónAlgoritmos y programaciónEditor de imágenes (Photoshop, etc)Scratch

Actividades de Clase

Sesión 1

Propósito

Mediante la creación de un programa en Scratch,  los estudiantes simularán mediante un modelo, la forma como se comporta el volumen de los gases cuando se varía la presión a una temperatura constante. Ley de Boyle.

Los estudiantes deben utilizar el programa Sketchup para el diseño de los elementos que van a utilizar (cilindro y embolo), utilizarán PowerPoint para el diseño de pantallas y de botones.

Estándar que cubre: Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas, teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.

Duración

Actividad Docente

.

Sesión 1: Presentación del proyecto

 Hacer entrega a los estudiantes del proyecto para su lectura.

Presentar el proyecto explicando a los estudiantes los objetivos del proyecto:

 Crearán un programa en Scratch donde simularán mediante un modelo, la forma como se comporta el volumen de los gases cuando se varía la presión a una temperatura constante (Ley de Boyle).

Una vez hecho el modelo, capturan los datos en 2 vectores y graficarán la relación entre las variables presión y volumen.

Consultarán y propondrán dos ejemplos de la vida cotidiana donde se aplique la ley de Boyle.

Explicar cada uno de los pasos que se seguirá para el desarrollo del proyecto, su duración y secuencialidad, los requisitos y los recursos.

Solicitar a los estudiantes que una vez concluyan la elaboración del proyecto en el tiempo asignado,  presentarán el proyecto en Scratch junto con todos los elementos utilizados, en un CD.

 

 

Sesión 2.

Meta volante 1. Diseño de escenarios y selección de objetos.

Desarrollar la clase en el aula de informática, teniendo en cuenta los conocimientos previos del estudiante acerca de la propiedad de los gases y sus variables, inducirá al estudiante a través de preguntas encadenadas (inductiva) y apoyándose en un modelo:

Qué ocurriría, sí tuviéramos un gas dentro de un recipiente a temperatura  constante, y masa constante y se le aplicara una presión mayor a la presión atmosférica?

Cuáles son las magnitudes que estamos modificando?

Con las repuestas de los estudiantes  concluirá enunciando la Ley de Boyle e identificando las variables.

Solicitar a los estudiantes, que inicien la programación del modelo de simulación, imaginando y dibujando en su cuaderno los posibles escenarios y objetos a programar. Una vez hayan decidido los posibles escenarios, utilicen la herramienta Sketchup para elaborar los elementos y los  trasladen a la herramienta de scratch.

  

Sesión 3.

Meta volante 2. Programación de los objetos

 Presentar la meta de la sesión.

Plantear la dinámica a seguir en la sesión:  

Solicitar a los estudiantes que compartan sus ideas con los compañeros más cercanos. 

Los docentes de química e informática, revisarán  las diferentes propuestas de los estudiantes, escuchando sus ideas y preguntas, resolviendo las dudas y evaluando la viabilidad de sus propuestas.

Mientras se hace la revisión, los estudiantes podrán iniciar la programación de los objetos. 

Verificar la comprensión de la ley a partir de las ideas que propongan los estudiantes. 

 

 

Sesión 4. Meta volante 3. Programación de variables

Presentar la meta de la sesión

formular una pregunta inesperada (docente de química): Teniendo en cuenta que hay unas variables que se relacionan proporcionalmente en la Ley de Boyle, será posible programar el modelo de simulación de la ley que están diseñando, afectando las variables proporcionalmente? Cómo? Según las respuestas de los estudiantes, el docente de informática orientará a los estudiantes en la programación de las variables. 

Plantear a los estudiantes que a partir de las orientaciones dadas por el docente, debe programar las variables con los valores que elijan. 

Realizar seguimiento a los avances de los proyectos para dar apoyo a los estudiantes en la programación. 

 

 

Sesión 5. Meta volante 4

Deducción de la gráfica.

Presentar la meta de la sesión.

Plantear a los estudiantes, asignándoles un tiempo, que a partir de los valores dados a las variables en el proyecto, deben individualmente deducir la gráfica y la expresión matemática, registrándolas en su cuaderno.

Verificar las gráficas y la expresión matemática propuesta individualmente por los estudiantes y validarlas.

Solicitar a estudiantes que voluntariamente se propongan a realizar la gráfica y la expresión matemática en el tablero, explicándola a todo el grupo y de esta manera validar grupalmente el concepto.

Verificar que los estudiantes programen adecuadamente los objetos.

Variables y Cálculos

Se requieren 2 vectores que permitan almacenar los valores generados para, posteriormente ser utilizados en la gráfica.

Vectorpresion

Vectorvolumen

Los vectores deben tener los valores iniciales de PRESION y VOLUMEN, en su primera posición (botón inicio)

Y se requiere una variable i para desplazarse por los anteriores.

Al presionar la flecha hacia abajo la variable i se incrementa de 1 en 1 y los vectores se van llenando con los valores de presión y volumen respectivamente, además de descender el pistón.

Al presionar flecha arriba, el pistón sube y las variables PRESION y VOLUMEN, reciben los valores de los vectores, cada posición última del vector se borra y la variable i se decrementa en una posición.

El botón graficar, envía el mensaje correspondiente que permite visualizar el plano (P vs V) y una esfera que dibuja la gráfica con lo valores almacenados en el vector.

La partícula que genera la grafica utiliza el lápiz para dibujar la grafica extrayendo los valores de los vectores (posición en x = Vectorpresion y posición en y = vectorvolumen).

Sesión 6. Meta volante 5.

Presentación de proyectos.

Revisar los diferentes proyectos, verificando el cumplimiento de las instrucciones dadas.

Seleccionar los trabajos destacados y solicitar su presentación.

Corregir y sugerir mejoras en el comportamiento del programa.

 

Sesión 7. Meta volante 6

Demostración matemática de la ley de Boyle. Formulación de problemas

Demostrar magistralmente la Ley de Boyle: P1 V1 =P2 V2

Ejemplificar problemas y su resolución. 

Proponer problemas a los estudiantes en clase para resolver mediante trabajo en grupo.

Verificar que los estudiantes trabajen la resolución de problemas en grupo, apoyando las posibles incomprensiones que se presenten y las dificultades en el aborde de los problemas.

Acordar fecha para la evaluación del tema.

Actividad Estudiante

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Sesión 1: Presentación del proyecto:

 Hacer una primera lectura del proyecto escrito entregado por el docente.

 Atender la presentación del proyecto en general, siguiendo el material de lectura entregado por el docente.

 Hacer preguntas sobre dudas que tenga acerca del proyecto presentado por el docente.

 Retomar en casa los conceptos previos ya vistos en clase. 

 

 Sesión 2:

Meta volante 1. Diseño de escenarios y selección de objetos.

 Estar atento a las preguntas y participar dando posibles respuestas con argumentos, escuchando las respuestas de los compañeros y  registrando en su cuaderno los datos fundamentales sobre la Ley de Boyle.

 Elaborar en Sketchup el cilindro y pistón necesarios para utilizarlos en Scratch, cuidando de capturar las imágenes en una vista apropiada (perspectiva) que se pueda utilizar en Scratch.

 Seguir las instrucciones del docente para iniciar el desarrollo del modelo a simular en la herramienta de Scracht, cumpliendo con la meta de imaginar y crear los posibles escenarios y objetos. 

 

Sesión 3.

Meta volante 2. Programación de los objetos.

 Compartir sus ideas con los compañeros más cercanos.

Presentar a los docentes, los avances de la primera meta, ideas, escenarios y objetos a programar. Así como también las dudas correspondientes a los conceptos químicos y de programación en la herramienta Scratch.

Editar las imágenes utilizando Paint e importándolas en Scratch.

Continuar con la programación de los objetos. (pistón y partículas).

Imágenes que debe tener en esta sesión: Portada, Botones (inicio, salir, graficar), pistón, cilindro, partícula de gas(se replica 10 veces), plano cartesiano (presión vs volumen) 

 

Sesión 4. Meta volante 3.

Programación de variables.

 Estar atento a la consigna dada por los docentes.

Escuchar las preguntas, analizarlas y reflexionarlas.

Participar escuchando, respondiendo y tomando nota de la lluvia de ideas.

Continuar con la programación de las variables y objetos según la instrucción dada.

 

Variables y cálculos

Valor inicial de variables

Presión1=0,5

Volumen1=60

Presion2=0

 Cálculos

Como p1.v1=p2.v2 (ley de boyle)

Entonces v2=p1.v1/p2, se toma v2 = v1, por lo tanto el calculo al presionar la flecha hacia abajo es :

V=p1.v1/p2 

 

Sesión 5. Meta volante 4

Deducción de la gráfica

Escuchar atentamente la consigna e individualmente plantear la gráfica y la expresión matemática, registrando en su cuaderno.

Participar proponiéndose para realizar la gráfica y expresión matemática de la Ley de Boyle.

Tomar nota de la explicación dada por sus compañeros y validada por el docente.

Programar la gráfica y expresión matemática en el proyecto.

La tarea explicando el modelo de simulación con sus conclusiones, expresión matemática y aplicación en dos ejemplos de la vida cotidiana


Sesión 6. Meta volante 5

Presentación de proyectos.

Presentar el proyecto de acuerdo a las instrucciones dadas.

Participar en la exposición de los proyectos destacados, escuchando y observando aspectos que pueden servir para mejorar o recrear su proyecto.

 

 

Sesión 7. Meta volante 6

Demostración matemática de la ley de Boyle. Formulación de problemas

Escuchar atentamente al docente en su explicación y ejemplificación.

Trabajar en grupo activamente en la solución de los problemas. Preguntar al docente sobre dificultades que presente en el aborde de los problemas.

Registrar la fecha de la evaluación para su preparación.

 


Evaluación

.Los criterios de evaluación se manejan de acuerdo a la siguiente plantilla:
http://www.box.com/s/e72d14f389ad4ba38c17

Notas

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Creditos

Carlos ArturoTabares del Proyecto creado 7 de Abril de 2012


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