Quimica

Evaporación, calor y transferencia de energía

Aprendizajes a desarrollar:
Los y las estudiantes:
- Asocian la vaporización con el intercambio de energía (calor) de un cuerpo, y su relación con la temperatura de éste.
- Establecen algunos usos prácticos de los conceptos asociados al calor de vaporización

Unidad de aprendizaje:
Calor

Nivel de enseñanza al que apunta:
NM2(Segundo Medio)

1. Contexto científico

El cuerpo humano requiere de una temperatura para desarrollar sus actividades de forma normal. Cuando el cuerpo pasa de esa temperatura normal (cerca de los 37º C), se requiere que actúe algún mecanismo que haga disminuir dicha temperatura. Cuando se realiza actividad física, el cuerpo humano gasta solo del orden de un 25% de la energía en producir trabajomecánico. El resto de la energía se libera en forma de calor, lo que puede hacer aumentar la temperatura corporal del orden de 1ºC cada 5-8 minutos. En esas circunstancias, se recurre al sudor para disminuir la temperatura.

Al producirse sudor (una mezcla de agua, sales minerales y toxinas), el cuerpo invierte calor en convertir ese líquido en vapor. Al invertirse calor en vaporizar el sudor,el cuerpo disminuye su temperatura. El proceso de vaporización del agua es un proceso particularmente eficiente para perder calor y disminuir la temperatura, pues su calor de vaporización (energía necesaria para que pase de estado líquido a gaseoso) es muy alto. Para que un litro de agua pase de estado líquido a gaseoso se requieren del orden de 540 Kcal (que es del orden de un cuarto de la energíaque una persona promedio debiera consumir diariamente).

De la misma manera, cuando uno pone las manos debajo de una maquina secamanos, aunque se siente el calor de la maquina uno tiende a sentir que las manos se enfrían. Esto se debe a que al evaporarse el agua de las manos, el calor de las manos es usado parcialmente para evaporar el agua, con lo que la temperatura de ellas disminuye.

Unúltimo alcance. Cuando queremos enfriar una taza de té, soplamos sobre su superficie. El vapor que se produce encima de la taza satura el aire, impidiendo que un volumen mayor de vapor se produzca (igual que cuando echamos sal a un vaso, hay un punto en que ya no puede disolverse más sal). Así, si soplamos sobre la taza, disminuimos la cantidad de vapor existente sobre ella, permitiendo que nuevovapor se produzca y, al producirse, disminuya la temperatura del té. Dejamos a usted la explicación de por qué el proceso es más eficiente si vaciamos el té sobre un platillo y luego lo soplamos.
2. Preparación de la actividad

2.1. Tiempo para realizar estas secuencia de actividades

1 clase (2 horas pedagógicas)

2.2. Materiales

Por cada equipo de trabajo:

- Termómetro
-Alcohol
- Dos vasos plásticos (no usar vasos de plumavit de café para el alcohol porque lo corroe)
- Toalla absorbente o papel higiénico

2.3. Antes de comenzar:

- Determine la cantidad de termómetros de laboratorio disponibles para la experiencia. En base a ello, organice los grupos de estudiantes. Los termómetros clínicos no sirven para esta actividad
- El alcohol utilizadoen la experiencia puede ser reutilizado. De no ser así, deséchelo tirándolo sobre una superficie de cemento o loza (el patio del liceo). No lo deseche al alcantarillado, es muy tóxico al combinarse con el agua.

3. Desarrollo de la actividad

3.1. Focalización

- Pida a sus estudiantes que contesten, de forma individual o en pareja, la pregunta de focalización. Recuérdeles que podráncontestar nuevamente la pregunta al terminar la actividad, pero que es fundamental que den una primera explicación al fenómeno

3.2. Exploración

- Cada grupo debe trabajar siguiendo las instrucciones contenidas en la guía de trabajo. Supervise el trabajo, de manera que los estudiantes registren las predicciones y las observaciones solicitadas.

- El calor de vaporización es de 204...