Habilidades
Grupo: Título del recurso
Priorización 2023-2025: Aprendizajes Basales
CN08 OA 11
Desarrollar modelos e investigaciones experimentales que expliquen el calor como un proceso de transferencia de energía térmica entre dos o más cuerpos que están a diferentes temperaturas, o entre una fuente térmica y un objeto, considerando:
- Las formas en que se propaga (conducción, convección y radiación).
- Los efectos que produce (cambio de temperatura, deformación y cambio de estado, entre otros).
- La cantidad de calor cedida y absorbida en un proceso térmico.
- Objetos tecnológicos que protegen de altas o bajas temperaturas a seres vivos y objetos.
- Su diferencia con la temperatura (a nivel de sus partículas).
- Mediciones de temperatura, usando termómetro y variadas escalas, como Celsius, Kelvin y Fahrenheit, entre otras.
Clasificaciones
Textos Escolares oficiales 2023
Actividades de apoyo pedagógico
Material didáctico
Indicadores
Indicadores Unidad 3
- Experimentan sobre la sensación térmica de las personas cuando son expuestas a diferentes temperaturas.
- Utilizan instrumentos y procedimientos que permiten medir y expresar la temperatura de un cuerpo.
- Realizan transformaciones de temperatura entre las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin.
- Explican el concepto de calor como el proceso de transferencia de energía térmica entre dos o más cuerpos.
- Explican que el equilibrio térmico entre dos o más cuerpos ocurre cuando están a la misma temperatura.
- Explican las formas en que se propaga la energía térmica entre dos o más cuerpos, en situaciones cotidianas.
- Proponen medidas de protección, en seres vivos y objetos, a los efectos que pueden tener las altas y bajas temperaturas sobre ellos.
- Explican la disipación y absorción de energía térmica en diferentes objetos y contextos, considerando conceptos como calor específico, calor latente de fusión y de vaporización.
- Describen fenómenos térmicos como la dilatación de la materia (cualitativamente), el cambio de temperatura y de estado (cualitativa y cuantitativamente) en situaciones simples.
- Utilizan el modelo cinético molecular para diferenciar los conceptos de calor y de temperatura.
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Preguntas
Celsius y Kelvin
Enunciado
Respecto de las escalas de temperatura Celsius y Kelvin, ¿cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta (s)?
I. Un cambio de temperatura de 1°C es equivalente a un cambio de temperatura de 1K.
II. Una temperatura de 0°C es equivalente a una temperatura de 273,15K.
III. La temperatura de equilibrio más baja corresponde a 0°C.
Alternativas
A) Solo II
B) Solo III
C) Solo I y II
D) Solo II y III
Respuesta
Alternativa C
Conductor del Calor
Enunciado
¿Cuál de los siguientes materiales es un buen conductor del calor?
Alternativas
A) Plástico.
B) Goma.
C) Vidrio.
D) Metal.
Respuesta
Alternativa D
Acción calor sobre moléculas
Enunciado
¿Qué sucede con las moléculas de un líquido cuando el líquido se enfría?
Alternativas
A) Reducen su velocidad.
B) Aumentan su velocidad.
C) Reducen su tamaño.
D) Aumentan su tamaño.
Respuesta
A
Reducen su velocidad.
Interpretación de procedimientos y resultados experimentales
Enunciado
Habitualmente, en el laboratorio de ciencias hay dos fuentes de calor disponibles: un calentador eléctrico y un mechero. Una estudiante planeó una investigación para probar cuál de estas fuentes calienta más rápido el agua. Luego, realizó el siguiente procedimiento experimental: puso en dos vasos de precipitados, de igual tamaño y material, 200 mL de agua y registró la temperatura inicial del agua en cada uno de ellos.
1.- A partir de lo anterior, ¿dónde debería ubicar la estudiante el termómetro para registrar con exactitud la temperatura durante su investigación?
Después, la estudiante puso uno de los vaso de precipitado sobre un calentador eléctrico y el otro sobre un mechero, tal como se muestra a continuación. Además, la estudiante registró la temperatura del agua, en cada uno de los vasos, cada dos minutos, durante diez minutos.
2.- Señala la variable independiente en la investigación desarrollada por la estudiante.
3.- Luego, la estudiante utilizó los resultados obtenidos y construyó un gráfico, tal como se muestra a continuación.
A partir de lo anterior, utiliza la información del gráfico para explicar cuál fuente de calor calentó más rápido el agua.
Alternativas
Respuesta
1.- C
2.-
Código |
||
Respuesta correcta |
Señala la 'fuente de calor' como la variable independiente. También podría ser 'mechero y calentador eléctrico' o 'tipo de fuente de calor'. Es decir, la variable independiente es lo que diferencia ambos procedimientos experimentales, y que determinará la respuesta (variable dependiente) en el experimento, en este caso, el tiempo que tomará el agua en hervir. |
1 |
Respuesta incorrecta |
Incorrectas (incluyendo respuestas tachadas, borradas, marcas desordenadas, ilegibles o no relacionadas con la tarea). Ejemplos: la temperatura inicial; medir la temperatura; el tiempo. |
0 |
Sin respuesta |
En blanco |
0 |
3.-
Código |
||
Respuesta correcta |
Señala que el mechero calentó el agua más rápido que el calentador eléctrico. Ejemplos: el mechero calentó más rápido porque la temperatura del agua después de 10 minutos era más alta que la temperatura del agua calentada por el calentador eléctrico; el mechero calienta el agua a una tasa más alta que el calentador eléctrico; el mechero fue mucho más rápido en calentar el agua que el calentador eléctrico; el mechero. |
1 |
Respuesta incorrecta |
Otras incorrectas (incluyendo respuestas tachadas, borradas, marcas desordenadas, ilegibles o no relacionadas con la tarea). |
0 |
Sin respuesta |
En blanco |
0 |
Golpe de calor
Alternativas
A) Beber constantemente agua.
B) Tener mucha actividad al sol.
C) Descansar.
D) Rociar el cuerpo con agua durante el ejercicio.
Respuesta
B
La mejor manera de evitar un golpe de calor es sin duda no exponerse al sol por ello de todas las otras medidas que se señalan no previene de los efectos fisiológicos el realizar mucho actividad expuesto al sol.
Equilibrio térmico
Enunciado
La transferencia de energía entre dos cuerpos que están en contacto térmico, y se encuentran a distinta temperatura dura hasta que:
Alternativas
A) Ambos cuerpos se enfrían.
B) Uno de ellos alcanza la temperatura ambiente.
C) Ambos cuerpos alcanzan la misma temperatura.
D) Ambos cuerpos alcanzan la temperatura ambiente.
Respuesta
C
Cuando dos cuerpos a distinta temperatura se ponen en contacto térmico, ocurre una transferencia de energía desde el cuerpo que tiene mayor temperatura hacia el que tiene menor temperatura. Dicha transferencia de energía dura hasta alcanzar una temperatura de equilibrio es decir, cuando ambos alcancen la misma temperatura.
Equilibrio térmico
Enunciado
En un vaso de vidrio térmicamente aislado que contiene $\dfrac{1}{2}[L]$ de agua a $20[^{\circ}C]$ se vierte $\dfrac{1}{2}[L]$ de agua a $80[^{\circ}C]$. La temperatura de esta mezcla, una vez alcanzado el equilibrio térmico, será:
Alternativas
A) $30[^{\circ}C]$
B) $40[^{\circ}C]$
C) $50[^{\circ}C]$
D) $60[^{\circ}C]$
Respuesta
C
En esta pregunta se debe aplicar el hecho de que en un intercambio de calor, el calor cedido debe ser igual al calor absorbido. Para este caso, se tiene una cierta cantidad de agua a determinada temperatura a la cual se le agrega una misma cantidad de agua a una temperatura mayor. La temperatura de equilibrio se alcanzará cuando el calor cedido por aquella parte que está a mayor temperatura se iguale al calor que absorbe la de menor temperatura. Es decir, se cumple la relación:
$Q_{\text{cedido}} =Q_{\text{absorbido}}$
De lo anterior, para la temperatura de equilibrio $T_{e}$ se cumple que:
$m_{1} \cdot c_{1} \cdot \left(T_{1} -T_{e} \right)=m_{2} \cdot c_{2} \cdot \left(T_{e} -T{}_{2} \right)$
Donde $m$ $c$ y $T$ representan la masa calor específico y temperatura de cada cuerpo, respectivamente, siendo el cuerpo $1$ el que presenta una mayor temperatura inicial.
Como en este caso tanto la masa como el calor específico es el mismo, se tiene que:
$\left(T_{1} -T_{e} \right)=\left(T_{e} -T{}_{2} \right)$
Reemplazando las respectivas temperaturas se cumple que:
$\left(80-T_{e} \right)=\left(T_{e} -20\right)$
De donde se obtiene que:
$T_{e} =50\ [^{\circ}C]$
Identificando las variables de un estudio
Enunciado
Un estudiante quiere investigar el comportamiento de los materiales frente a la variación de temperatura. Para ello, utliza dos barras de cobre de distintos tamaños que están a la misma temperatura. Luego, calienta las dos barras simultáneamente y registra su cambio de temperatura cada 30 segundos. A continuación, realiza un gráfico para representar la variación de la temperatura de las barras en el tiempo. Al analizar la información de su gráfico, el estudiante concluye que ambas barras aumentaron de forma equivalente su temperatura a lo largo del experimento.
A partir de lo anterior, ¿cuál de las siguientes opciones indica correctamente la variable independiente en el procedimiento desarrollado por el estudiante?
Alternativas
A) Tiempo
B) Temperatura
C) Tamaño de las barras
D) Cantidad de barras
Respuesta
A
Dada la conclusión del estudiante, es posible inferir que el tamaño de las barras no fue un aspecto que afectó el aumento de la temperatura de las mismas durante el experimento. Además, y dado que se calentaron ambas barras de manera constante y simultánea, se puede afirmar que el tiempo es la variable independiente (la variable cuyo valor no depende de otra variable), mientras que la varibla dependiente (variable respuesta) es la temperatura.