Calentamiento Global
Hoy vamos a hablar de la problemática Calentamiento Global a través del reconocimiento de las interrelaciones que se establecen entre el medio y los materiales, y los sistemas vivos, para comprender y explicar los cambios que en ellos se producen. Así como también del reconocimiento de los modelos teóricos que explican la discontinuidad de la materia para la interpretación, explicación y diferenciación de los cambios físicos y químicos en procesos naturales, industriales, tecnológicos que pudieran, en algunos casos, afectar al medio ambiente.
LA ENERGÍA TÉRMICA Y LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA
¿Por qué algunas abuelas pasan el té caliente de una taza a otra para enfriarlo?
Videos:
Guía de preguntas para responder en grupo:
- ¿Qué es la energía?
- ¿Qué formas de energía pueden recordar?
- ¿Qué entienden por calor?
- ¿Qué es la temperatura del cuerpo?
- ¿Con qué instrumento se mide la temperatura del cuerpo?
- ¿Qué es la temperatura atmosférica?
- ¿Con qué instrumento se mide la temperatura atmosférica?
- ¿En qué mes del año se producen las temperaturas más elevadas en Viedma?,
¿ y las más bajas?
- ¿Cuáles son los valores de temperatura más altas y más bajas que puedan recordar?
- ¿Existe alguna relación entre la energía y el calor? ¿Y entre la energía y la temperatura?
Actividad 1
A)¿Calor es sinónimo de temperatura?
Responde con la ayuda de estas dos afirmaciones:- La temperatura de un objeto representa el promedio de la energía cinética de las partículas que lo forman.
- El calor representa la forma en que la energía térmica se transfiere de un objeto a otro.
B)Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas(C) o incorrectas(I). Después escriban correctamente las que consideraron incorrectas.
- La temperatura de un objeto representa la energía cinética de una de sus partículas…
- Un jarro de agua caliente posee una gran cantidad de calor....
- El calor se manifiesta cuando existe transferencia de energía térmica…
- La energía térmica se transfiere en forma de calor desde los objetos que están a mayor temperatura hacia los que están a menor temperatura...
C)Respondan en sus carpetas a la siguiente pregunta y justifiquen su respuesta. ¿Es correcto leer la temperatura del termómetro inmediatamente después de haberlo introducido en agua caliente?
D)Tracen líneas que unan cada temperatura de la fila de arriba con la o las que resulten iguales a ella en la fila de abajo.
D)Tracen líneas que unan cada temperatura de la fila de arriba con la o las que resulten iguales a ella en la fila de abajo.
E)Dibujen una flecha que indique en qué sentido se transfiere la energía térmica entre los cuerpos de cada par. Si consideran que no hay transferencia de energía, dibujen una línea sin flecha.
¿Qué tienen en común la luz de una lámpara y un microondas?
Como pudimos observar en los videos, la energía térmica se transmite en forma de calor, desde
los objetos más calientes hacia los menos calientes. La conducción, la convección y la radiación
son tres modos diferentes de transmisión de la energía térmica.
los objetos más calientes hacia los menos calientes. La conducción, la convección y la radiación
son tres modos diferentes de transmisión de la energía térmica.
La transmisión de energía térmica por conducción
La conducción térmica se produce cuando los cuerpos que están a diferente temperatura se
encuentran en contacto. En ese caso, la vibración de los átomos del cuerpo más caliente se
transmite a los átomos vecinos; estos, a su vez, transmiten su agitación a las partículas del cuerpo
menos caliente, entonces aumenta la temperatura de este cuerpo. Este proceso continúa hasta que
la temperatura de ambos cuerpos se iguala.
encuentran en contacto. En ese caso, la vibración de los átomos del cuerpo más caliente se
transmite a los átomos vecinos; estos, a su vez, transmiten su agitación a las partículas del cuerpo
menos caliente, entonces aumenta la temperatura de este cuerpo. Este proceso continúa hasta que
la temperatura de ambos cuerpos se iguala.
En la conducción térmica, la energía se transmite en forma de calor sin que las partículas se
desplacen. Un ejemplo de este proceso es cuando queremos enfriar la leche caliente de una
mamadera y colocamos la mamadera en un recipiente con agua fría, la energía térmica de la leche
pasa al vidrio de la mamadera, y de éste al agua, pero las moléculas de leche no se desplazan.
desplacen. Un ejemplo de este proceso es cuando queremos enfriar la leche caliente de una
mamadera y colocamos la mamadera en un recipiente con agua fría, la energía térmica de la leche
pasa al vidrio de la mamadera, y de éste al agua, pero las moléculas de leche no se desplazan.
En la conducción térmica, la energía se transmite por la vibración de las partículas sin que éstas se desplacen.
La transmisión de energía térmica por convección
La convección se produce en los líquidos y en los gases cuando las capas interiores del fluido se calientan
y ascienden, originando corrientes convectivas. Un ejemplo de este proceso son las corrientes de aire que
suben desde una estufa encendida.
y ascienden, originando corrientes convectivas. Un ejemplo de este proceso son las corrientes de aire que
suben desde una estufa encendida.
En la convección, la energía térmica se transmite en forma de calor mediante el desplazamiento de materia.
Esa materia está constituida por las partículas de fluido caliente que ascienden y por las partículas de fluido
menos caliente que descienden. Ambos grupos de partículas forman parte de un mismo cuerpo, que en el
caso de la estufa es el aire que se encuentra sobre ella.
Esa materia está constituida por las partículas de fluido caliente que ascienden y por las partículas de fluido
menos caliente que descienden. Ambos grupos de partículas forman parte de un mismo cuerpo, que en el
caso de la estufa es el aire que se encuentra sobre ella.
Las corrientes convectivas permiten que se caliente toda el agua de la olla, y no solamente la de la
parte inferior.
parte inferior.
La transmisión de energía térmica por radiación
Si acercan al dorso de la mano al costado de una lamparita encendida (sin tocarla) vamos a percibir
una sensación de tibieza que señala la presencia de la energía térmica. Esa energía no se transmite
por conducción, pués el aire no es buen conductor del calor, ni tampoco lo hace por convección, ya
que la mano no se encuentra por arriba de la lamparita sino al costado. Esta forma de propagación de
la energía térmica, en la que no hay contacto entre el cuerpo más caliente y el menos caliente, se
llama radiación.
una sensación de tibieza que señala la presencia de la energía térmica. Esa energía no se transmite
por conducción, pués el aire no es buen conductor del calor, ni tampoco lo hace por convección, ya
que la mano no se encuentra por arriba de la lamparita sino al costado. Esta forma de propagación de
la energía térmica, en la que no hay contacto entre el cuerpo más caliente y el menos caliente, se
llama radiación.
La energía que se transmite por radiación se llama energía radiante y se presenta en forma de ondas.
La energía térmica de la fogata llega a la persona mediante ondas de energía radiante.
No todos los materiales transmiten el calor de igual forma y esto depende de su naturaleza y estructura interna o composición.
La conductividad térmica es una medida de la capacidad que tienen los metales de conducir el calor.
Algunos materiales conducen el calor con mayor facilidad que otros, así los metales tienen alta conductividad térmica comparada, por ejemplo, con la capacidad de transmitir el calor de la madera, algunos plásticos, cerámicas, etc.
Videos:
- Conductividad térmica de los metales https://youtu.be/YHiOdWVf3xM
- Espiral de papel en rotación https://youtu.be/yjBQTM77aHU
Experimento 1: Conductividad térmica de los metales
Para realizar el experimento necesitamos una vela, unas bolitas de cera, unos tapones de corcho,
una aguja metálica (de las de hacer punto) y un alambre de cobre de igual longitud y grosor.
una aguja metálica (de las de hacer punto) y un alambre de cobre de igual longitud y grosor.
La aguja y el alambre se sostienen horizontalmente con los tapones de corcho. Luego pegamos
unas bolitas de cera sobre el alambre de cobre y sobre la aguja de hierro dejando una separación
pequeña entre las bolitas.
unas bolitas de cera sobre el alambre de cobre y sobre la aguja de hierro dejando una separación
pequeña entre las bolitas.
Calentamos con una vela los extremos libres de los alambres,
Observa y responde:
- ¿Qué ocurre con el calor de la vela?
- ¿Qué bolitas de cera se funden primero, las del alambre de cobre o las de la aguja de hierro?¿Por qué?
Experimento 2: Espiral de papel en rotación
Para realizar el experimento necesitamos un folio, una regla, un lápiz, un compás, unas tijeras, una vela y un trozo de hilo.
En primer lugar, dibujamos una espiral de papel sobre el folio. Luego recortamos la figura y la colgamos de un hilo. Por último, ponemos debajo de la espiral la llama de una vela. En unos segundos la espiral gira sobre su eje vertical.
- Observa y explica lo que sucede.
Escriban un informe con un relato de lo que hicieron y de sus conclusiones.
La luz como manifestación de la energía radiante
El espectro electromagnético
Como dije anteriormente la energía que se transmite por radiación se llama energía radiante y se presenta en forma de ondas. Un ejemplo de este tipo es la energía lumínica.
La energía radiante proviene de los electrones excitados en el interior de los átomos y, también, de la vibración de los átomos en materiales a muy altas temperaturas. Esas vibraciones generan ondas transversales y una de las características de esas ondas es la frecuencia, es decir, la rapidez con que vibran esas ondas. La frecuencia está relacionada con la energía que transporta la onda. Este esquema nos recuerda que, para cada rapidez de propagación, la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda (ƛ)
La onda representada a la derecha tiene menor frecuencia (y menor energía) que la de la izquierda. La longitud de onda (ƛ) es la distancia entre dos crestas o dos valles sucesivos.
La luz puede propagarse en el vacío sin necesidad que haya un medio material, y se propaga mediante ondas electromagnéticas. La luz es una pequeña porción de la tonalidad de las ondas electromagnéticas. las microondas, las ondas de radio y TV, los rayos ultravioleta y los rayos x, también son ondas electromagnéticas.
El espectro electromagnético
La amplia gama de ondas electromagnéticas se conoce como espectro electromagnético y está relacionada con la frecuencia de tales ondas. A su vez, la frecuencia (rapidez de vibración de la onda) depende de la energía que liberan los electrones o los átomos que generan la onda electromagnética: cuanto mayor sea la energía que liberan tanto mayor será la frecuencia o rapidez de vibración. De todo esto resulta que en un extremo del espectro electromagnético las ondas son de baja frecuencia y gran longitud de onda, mientras que en el extremo opuesto son de altísima frecuencia y de muy pequeña longitud de onda. La energía de esas ondas aumenta de un extremo al otro.
Representación del espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas no se observan directamente (por ejemplo, a simple vista) como las ondas mecánicas, pero su carácter ondulatorio se registra con los sensores adecuados.
Actividad 2
F)Unan con una línea cada tipo de transmisión de energía térmica con la forma en que se produce.
G)Completen las oraciones:
- La luz es un ejemplo de energía ____________________.
- Las ondas _____________________ pueden propagarse en el vacío.
- En la conducción térmica, la ______________________ de las moléculas y átomos
EL EFECTO INVERNADERO
El siguiente video de Jorge Drexler "Todo se transforma" nos llevará a la reflexión si lo relacionamos con las consecuencias del Calentamiento Global.
¿Los gases invernaderos son beneficiosos o perjudiciales para nuestro planeta?
Como pudimos observar, la radiación es otra forma de intercambio de energía entre cuerpos o sistemas por medio de ondas electromagnéticas, que no necesitan un medio material para propagarse, lo hacen aún en el vacío a una velocidad de 300000km/s.
El espectro electromagnético está formado por un conjunto de diferentes radiaciones como rayos gamma, rayos x, ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas, ondas de radio.
Estas ondas se originan por la perturbación de campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre sí que pueden propagarse en el vacío.
El conjunto de radiaciones electromagnéticas se puede ordenar en un espectro que se extiende
desde ondas de frecuencias muy elevadas y longitudes de onda pequeñas, hasta frecuencias
muy bajas y longitudes de onda altas.
desde ondas de frecuencias muy elevadas y longitudes de onda pequeñas, hasta frecuencias
muy bajas y longitudes de onda altas.
La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético que se extiende desde 700nm
hasta los 400nm, según se muestra en el siguiente gráfico.
hasta los 400nm, según se muestra en el siguiente gráfico.
1Aº=1x10-10m=0,1 nm (Angstrom). Unidad de longitud utilizada para expresar longitudes de onda,
distancias moleculares y atómicas.
distancias moleculares y atómicas.
El nanómetro es la unidad de longitud del Sistema Internacional de Unidades (SI) que equivale a
una mil millonésima parte de un metro (1 nm=10-9m) o a la millonésima parte de un milímetro.
una mil millonésima parte de un metro (1 nm=10-9m) o a la millonésima parte de un milímetro.
El efecto invernadero
El sol emite energía en forma de luz y calor. Cuando la energía solar llega a nuestro planeta
atraviesa la atmósfera y es absorbida por la tierra provocando su calentamiento. La tierra al
calentarse, también emite energía, conocida como “radiación terrestre”.
atraviesa la atmósfera y es absorbida por la tierra provocando su calentamiento. La tierra al
calentarse, también emite energía, conocida como “radiación terrestre”.
Parte de esta radiación atraviesa nuevamente la atmósfera y se pierde en el espacio, pero una
parte importante es absorbida y reemitida a la tierra por los gases invernadero, estos gases hacen
que el calor quede atrapado en la atmósfera, regulando la temperatura de la Tierra.
parte importante es absorbida y reemitida a la tierra por los gases invernadero, estos gases hacen
que el calor quede atrapado en la atmósfera, regulando la temperatura de la Tierra.
Para conocer más sobre la controversia en torno a la problemática, procedemos a la visualización del video sobre “Cambio Climático” presentado por Adrián Paenza en https://www.youtube.com/watch?v=_5vN4QPihtg&t=87s
Actividad 3
Realicen un escrito presentando sus propias argumentaciones frente a la discusión ¿es el hombre responsable del cambio climático?
Realicen un escrito presentando sus propias argumentaciones frente a la discusión ¿es el hombre responsable del cambio climático?
Puesta en común para generar debate.
Visualizar el simulador Phet “Efecto invernadero” de la Universidad de Colorado.
Exploración del fenómeno.
- Comenzamos con el simulador en la Edad del hielo y observamos la temperatura superficial.
- La radiación solar representada por los fotones de luz solar en amarillo caen hacia la Tierra y se reflejan en la nieve pero penetran donde no la hay.
- Se agregan nubes y se observa que pasa con los fotones infrarrojos que son emitidos desde la superficie de la Tierra hacia el espacio.
- La mayoría de los fotones infrarrojos son reflejados en las nubes y vuelven hacia la superficie para calentarla.
- Luego observamos que pasó desde el año 1750 en adelante, la capa de nieve ya no estaba y la Tierra podía absorber mayor radiación solar.
- En principio observamos el valor de la temperatura sin las nubes.
- Colocamos nubes y seguimos observando el incremento de temperatura.
- Finalmente seleccionamos que pasa en la actualidad con la temperatura superficial.
- Primero sin colocar nubes, y luego con ellas.
- Conclusión la temperatura de la superficie aumentó desde la Edad del hielo en adelante permitiendo el desarrollo de la vida.
- El Efecto Invernadero es producido por cientos de gases de la atmósfera que captaron los fotones infrarrojos y los reflejaron, elevando la temperatura del planeta.
