Actividades de energía térmica para la escuela secundaria

Sentirse caliente, caliente, caliente

Cuando los estudiantes asan malvaviscos en una fogata, hornean galletas o disfrutan de una habitación cálida en un día frío de invierno, están experimentando energía térmica. A medida que los estudiantes estudian la energía térmica, pueden aprender cómo se mueven las moléculas cuando se exponen al calor y los diferentes métodos de transferencia de calor. Veamos algunas actividades para ayudar a los estudiantes a explorar la energía térmica.

Calor y movimiento

Los estudiantes usarán colorantes para alimentos y vasos con agua de diferentes temperaturas para observar el efecto del calor en el movimiento de las moléculas.

Materiales

• Copas transparentes
• Colorante alimenticio
• Cronómetros
• Papel de gráfico
• Marcadores

Direcciones del maestro

• Defina la energía térmica y analice el impacto del calor en el movimiento de las moléculas.
• Divida la clase en grupos pequeños y proporcione a cada grupo tres tazas, colorante para alimentos, un cronómetro, papel cuadriculado y marcadores.
• Haga que los estudiantes observen y registren la velocidad a la que el colorante de alimentos se dispersa en diferentes temperaturas del agua.
• Los estudiantes deben etiquetar sus tazas como “frío”, “temperatura ambiente” y “caliente”. Ayude a los estudiantes a verter agua fría, a temperatura ambiente y caliente en sus tazas correspondientes.
• Comenzando con la taza con agua caliente (para que no se enfríe demasiado), pida a los estudiantes que coloquen cinco gotas de colorante para alimentos en la taza y pongan en marcha el cronómetro.
• Los estudiantes deben mantener el tiempo hasta que el colorante de alimentos se disperse por completo en el agua. Los estudiantes también deben examinar cómo se mueve el colorante de alimentos en el agua. Deben registrar tanto el tiempo como sus observaciones en su hoja de papel.
• Los estudiantes deben repetir el mismo proceso con el agua fría a continuación y luego el agua a temperatura ambiente.
• Cuando termine, haga que los estudiantes compartan sus resultados con la clase.
• Considere discutir los resultados del experimento en relación con la convección, un método de transferencia de calor.

Preguntas de discusión

• ¿Cómo se comportó el colorante alimentario en cada taza? ¿Qué taza tardó menos tiempo en dispersar el colorante alimentario? ¿Qué tiene esto que ver con la temperatura del agua en cada taza?
• ¿Qué efecto tiene el calor sobre el movimiento de las moléculas?

Buenos conductores

Los estudiantes experimentarán con qué tipos de materiales conducen mejor el calor.

Materiales

• Tazas
• Cucharas de metal
• Pajitas
• palitos de helados
• Cinta
• Mantequilla
• Agua caliente

Direcciones del maestro

• Defina la conducción y analice qué materiales son los mejores para la transferencia de calor.
• Divida la clase en grupos pequeños y proporcione a cada grupo tres tazas, cinta adhesiva, una cuchara de metal, una pajita, dos palitos de helado y mantequilla.
• Haga que los estudiantes preparen sus tazas para probar la conductividad de diferentes materiales.
• Haga que los estudiantes coloquen la cuchara en la primera taza, la pajilla en la segunda taza y el palito de paleta en la tercera taza.
• Los estudiantes deben pegar el artículo con cinta adhesiva al costado de la taza asegurándose de que toque la parte inferior de la taza y sobresalga de la parte superior. La cinta debe colocarse hacia la parte superior de la taza, para que el agua no la toque.
• Los estudiantes deben usar el palito de paleta adicional para cortar trozos iguales de mantequilla y colocarlos encima de la cuchara, la pajita y el palito de paleta. Si la mantequilla no se queda en el extremo de cada objeto, los estudiantes pueden moldearla en la parte superior de cada material.
• Ayude a los estudiantes a verter agua en cada uno de sus vasos.
• Los estudiantes deben observar la mantequilla en la parte superior de la cuchara, la pajita y el palito de paleta y determinar qué porción de mantequilla comienza a derretirse más rápido.
• Cuando termine, haga que los estudiantes discutan los resultados de su experimento.

Preguntas de discusión

• ¿Qué material derritió la mantequilla más rápido? ¿Qué nos dice esto sobre la conducción de cada material?
• ¿Por qué sería importante comprender qué materiales conducen mejor el calor?

Globos de radiación

Los estudiantes explorarán los efectos de la radiación mientras usan una botella de agua vacía para inflar un globo.

Materiales

• Botellas de agua vacías
• Pintura blanca y negra
• Pinceles
• Globos

Direcciones del maestro

• Defina la radiación y proporcione a los estudiantes diferentes ejemplos de radiación como medio de transferencia de calor.
• Divida la clase en parejas y proporcione a cada pareja dos botellas de agua, pintura en blanco y negro y pinceles.
• Haga que los estudiantes pinten el exterior de una botella de agua de negro y el exterior de la otra botella de blanco.
  
  • Si tiene poco tiempo, considere pintar la mitad de las botellas de agua de blanco y la mitad de las de negro antes de la actividad.
• Después de que las botellas estén secas, haga que los estudiantes coloquen un globo en la boca de cada botella.
• Los estudiantes saldrán y colocarán las botellas en un lugar soleado.
• Los estudiantes deben observar qué botella infla el globo más rápido.

Preguntas de discusión

• ¿Qué pasó con el aire dentro de la botella negra? ¿Cómo muestra esto la radiación como método de transferencia de calor?
• ¿Por qué el globo se infla más rápidamente en la botella negra y no en la botella blanca?