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fecha de publicación26.10.2015
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Programación de aula




GUÍA DIDÁCTICA DE LA UNIDAD 7

Energía térmica y calor

FÍSICA Y QUÍMICA - 4.º de ESO

CONTENIDO


1. Programación de aula * 2

2. Sugerencias didácticas y soluciones

– Presentación de la unidad

– Contenidos

– Trabajo en el laboratorio

– Pon a prueba tus competencias

Incluye una Matriz de evaluación de competencias

3. Actividades de refuerzo

4. Actividades de ampliación

5. Propuesta de evaluación

* Esta programación y la concreción curricular de tu comunidad autónoma podrás encontrarlas en el CD Programación y en .



Unidad 7 Energía térmica y calor


La unidad comienza interpretando, mediante la teoría cinético-molecular, la denominada energía térmica, el concepto de “equilibrio térmico” entre dos cuerpos y el concepto de “temperatura”. Se describen la medida de la temperatura y las escalas termométricas.

A continuación se define el calor como un proceso de transferencia energética entre cuerpos o sistemas físicos, y se describen los procedimientos de transmisión del calor. Para medir el efecto de la energía transferida a un cuerpo mediante calor se introducen los conceptos de “capacidad calorífica” y “calor específico”.

Después se estudian los casos en los que, al comunicar energía mediante calor a un cuerpo, este no varía su temperatura: los cambios de estado. Se describen sus tipos y leyes, y se introduce el concepto de “calor latente” de cambio de estado.

La unidad sigue con el estudio de un efecto de la variación de temperatura de los cuerpos: la dilatación. Se describen sus leyes en sólidos, líquidos y gases. Por último se estudian las máquinas térmicas y su rendimiento, mostrando su importancia en la vida cotidiana.

Los contenidos están relacionados con el bloque del currículo oficial, Profundización en el estudio de los cambios.

Las competencias que se trabajan especialmente en esta unidad son la competencia en comunicación lingüística, la competencia matemática, la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico, el tratamiento de la información y competencia digital, y la autonomía e iniciativa personal.

OBJETIVOS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

COMPETENCIAS BÁSICAS

  1. Conocer y comprender en qué consiste la energía térmica y establecer el concepto de “temperatura”.

    1. Interpretar la energía térmica mediante la teoría cinético-molecular y conocer el concepto de “temperatura”.

    2. Conocer las escalas de temperatura y sus equivalencias, así como el fundamento físico de los termómetros.


  • Competencia en comunicación lingüística.

  • Competencia matemática.

  • Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico.

  • Tratamiento de la información y competencia digital.

  • Autonomía e iniciativa personal.




  1. Determinar la cantidad de energía térmica almacenada por un sistema material.

    1. Describir los mecanismos de transferencia de energía térmica entre los sistemas materiales. Definir los conceptos de “capacidad calorífica” y “calor específico” de un cuerpo, y utilizarlos en cálculos.




  1. Estudiar el comportamiento de la materia en los procesos de cambios de estado y dilataciones-contracciones.




    1. Definir los distintos cambios de estado. Conocer los procesos que tienen lugar durante el cambio de estado y la causa de la invariabilidad de la temperatura en ellos.

    2. Expresar y calcular cuantitativamente las dilataciones en sólidos y líquidos, y determinar el comportamiento de un gas en función de la temperatura.

  1. Conocer en qué consisten y cómo actúan las máquinas térmicas, valorando su importancia.

    1. Describir los tipos de máquinas térmicas y su fundamento, y calcular su rendimiento.



■ Contenidos


  • La temperatura y su medida.

  • Uso del termómetro y medida de la temperatura. Escalas de temperatura.

  • El calor como forma de transferencia energética.

  • Capacidad calorífica y calor específico.

  • Medida de la energía transferida mediante calor en los sistemas materiales. Unidades.

  • Variación de temperatura y cambios de estado.

  • Realizar cambios de estado de sustancias y medir su temperatura de cambio de estado.

  • Variación de temperatura y dilatación.

  • Identificar la dilatación en estructuras reales, sus consecuencias y proponer medidas preventivas.

  • Realización de experiencias sencillas de dilatación en el laboratorio.

  • Las máquinas térmicas y su rendimiento.

  • Descripción esquemática de un motor de explosión como ejemplo de máquina térmica.

  • Reflexionar y comentar en grupo la importancia de las máquinas térmicas de nuestro tiempo.



■ Orientaciones metodológicas

1. Conocimientos previos


Los alumnos deben saber que la materia está formada por partículas en constante movimiento y que la temperatura es una consecuencia de la energía cinética de dichas partículas.

Deben conocer los principales cambios de estado y que, al elevar la temperatura de un cuerpo, este se dilata.

También deben saber que las máquinas térmicas funcionan mediante transformaciones y transferencias de energía, y que el hombre las utiliza para realizar todo tipo de trabajos.

2. Previsión de dificultades


La energía térmica es una parte de la energía interna de un cuerpo y, como tal, no puede ser visualizada directamente. Es difícil para el alumno comprender que su origen es la energía cinética de las partículas del cuerpo en cuestión.

El calor suele ser confundido con una forma de la energía en vez de como un método para transferir energía térmica. Se suele hacer un uso indebido del lenguaje con expresiones como “un objeto que tiene mucho calor” en vez de decir “un objeto que tiene mucha energía”.

La temperatura suele ser confundida con el calor debido a un uso no muy afortunado del lenguaje, con expresiones como “un objeto muy caliente” en vez de “un objeto a alta temperatura”, tomando como sinónimos calor y temperatura.

3. Vinculación con otras áreas


  • Ciencias de la Naturaleza. El método científico se utiliza en todas las disciplinas de ciencias: química, física, biología, geología, etc.; por ello, la vinculación de esta unidad con las Ciencias de la Naturaleza es obvia.

  • Ciencias Sociales. El desarrollo de las máquinas térmicas impulsó las sucesivas revoluciones industriales con una influencia decisiva en los acontecimientos sociales de los siglos xix y xx.

  • Lengua Castellana y Literatura. Empleo del contexto verbal y no verbal, y de las reglas de ortografía y puntuación. La lectura comprensiva del texto, así como de los enunciados de los problemas y ejercicios.

  • Matemáticas. Utilización de estrategias en la resolución de problemas y traducción de expresiones del lenguaje cotidiano, de los enunciados de los problemas, al lenguaje algebraico. Recogida de información, presentación y procesamiento de datos numéricos.

  • Tecnología. Manejo de las tecnologías de la información y la comunicación en diferentes proyectos. El estudio de máquinas térmicas es un objetivo común.

  • Lengua extranjera. Búsqueda de información en otro idioma.

4. Temporalización


Para el desarrollo de esta unidad se recomienda la organización del trabajo en un mínimo de siete sesiones distribuidas del siguiente modo:

Páginas iniciales (una sesión). Lo que vas a aprender. Desarrolla tus competencias. Experimenta.

Epígrafes 1 a 10 y Resumen (cuatro sesiones). Contenidos. Resolución de ejercicios propuestos. Resolución de actividades. Repasar contenidos.

Trabajo en el laboratorio (una sesión). Explicación y desarrollo de la práctica.

Pon a prueba tus competencias (una sesión). Amplía tus conocimientos. Lee y comprende. Aprende a pensar.

5. Sugerencias de actividades


Determinar el calor específico de un material en el laboratorio usando un calorímetro.

6. Refuerzo y ampliación


Los distintos estilos de aprendizaje y las diferentes capacidades del alumnado pueden precisar de propuestas para afianzar y reforzar algunos contenidos. Se sugiere realizar las actividades de refuerzo que aparecen al final de este cuaderno.

La necesidad de atender a alumnos que muestren una destreza especial para la consolidación de los conceptos de la unidad hace preciso el planteamiento de actividades de ampliación. Se sugiere realizar las actividades de ampliación que aparecen al final de este cuaderno.

■ Contribución de la unidad a la adquisición de las competencias básicas


Competencia en comunicación lingüística

A través de los textos que se proponen al principio y al cierre de la unidad se trabaja la comunicación escrita. De este modo se permiten el conocimiento y la comprensión de diferentes tipos de textos, así como la adquisición del hábito de la lectura y el disfrute con ella.

En la sección Lee y comprende se trabaja la posible incorporación de nuevas palabras en el lenguaje del alumno. Asimismo se trabaja la recopilación de información, la interpretación y comprensión de textos, y su escritura.

Competencia matemática

A lo largo de la unidad, los alumnos trabajan continuamente con herramientas relacionadas con la medición, el cálculo de temperaturas finales de mezclas y de cantidades de energía intercambiadas, la interpretación de gráficas para la resolución de problemas basados en la aplicación de expresiones matemáticas. Muchas de ellas se encuentran en contextos de la vida real.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

En esta unidad se contribuye a la adquisición de competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico mediante el conocimiento de la energía térmica y el calor. Asimismo se estudian fenómenos de la vida cotidiana como cambios de estado y dilataciones.

En la sección Pon a prueba tus competencias, la actividad “La fusión del hielo” propone una investigación científica para interpretar hechos cotidianos.

Tratamiento de la información y competencia digital

A lo largo de toda la unidad, los alumnos encontrarán referencias a la página web librosvivos.net, en la que podrán hacer uso de las herramientas tecnológicas. Asimismo se plantean diversas búsquedas de información en la web.

Competencia para aprender a aprender

La sección Trabajo en el laboratorio permite a los alumnos construir su propio conocimiento mediante la aplicación sistemática del método científico. También aprenderán a administrar el tiempo y el esfuerzo en su quehacer en el laboratorio, al igual que las numerosas propuestas de búsqueda de información que existen en la unidad.

Además, la unidad permite tomar conciencia y control de las propias capacidades, pues los alumnos disponen de una autoevaluación para aprender de sus propios errores y autorregularse con responsabilidad y compromiso personal.

Autonomía e iniciativa personal

En la sección Trabajo en el laboratorio, los alumnos deberán ser capaces de planificar, gestionar tiempos y tareas, afrontar los problemas de forma creativa, aprender de los errores, reelaborar los planteamientos previos, elaborar nuevas ideas, buscar soluciones y llevarlas a la práctica.


■ Tratamiento específico de las competencias básicas en la unidad

A lo largo de la unidad se trabajan diversas competencias. Sin embargo, sugerimos un itinerario en el que se han seleccionado cinco, con el objeto de llevar a cabo un trabajo metódico y un registro de ellas.

COMPETENCIA
1.er nivel de concreción

SUBCOMPETENCIA

2.º nivel de concreción

DESCRIPTOR

3.er nivel de concreción

DESEMPEÑO

4.º nivel de concreción

Competencia en comunicación lingüística


Comunicación escrita.

Conocer y comprender diferentes textos con distintas intenciones comunicativas.


Lee y comprende la información contenida en el texto, y responde correctamente a las preguntas relativas a él.

Desarrolla tus competencias, página 145; Pon a prueba tus competencias: Lee y comprende, página 163.


Competencia matemática

Relación y aplicación del conocimiento matemático a la realidad.

Utilizar las matemáticas para el estudio y comprensión de situaciones cotidianas.


Aplica estrategias de resolución de problemas adecuadas para cada situación, presentando los resultados de forma clara y concreta.

Actividades 8, 9, 18, 19, 26, 39 y 51.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico


Aplicación del método científico a diferentes contextos.



Realizar predicciones con los datos que se poseen, obtener conclusiones basadas en pruebas y contrastar las soluciones obtenidas.

Realiza pequeñas investigaciones relacionadas con los contenidos de la unidad, comprobando las hipótesis propuestas.

Experimenta, páginas 145, 149 y 151; actividad 13; Pon a prueba tus competencias: Realiza una investigación científica, página 162.


Identificar preguntas y problemas relevantes sobre situaciones reales o simuladas.



Utiliza los conocimientos teóricos de la unidad para explicar hechos de forma científica y obtener conclusiones.

Desarrolla tus competencias, página 145; Pon a prueba tus competencias: Realiza una investigación científica, página 162; actividades 1, 2, 4, 5, 12, 17, 20, 25, 27, 35 y 43.


Tratamiento de la información y competencia digital


Obtención, transformación y comunicación de la información.



Buscar y seleccionar información, con distintas técnicas según la fuente o el soporte, y utilizar nuevas fuentes a medida que van apareciendo.


Busca información en internet, selecciona la más relevante y extrae conclusiones pertinentes de la información seleccionada.

Pon a aprueba tus competencias: Utiliza las TIC, página 163; actividades 7, 29 y 49.

Autonomía e iniciativa personal


Liderazgo.

Saber organizar el trabajo en equipo: gestionar tiempos y tareas.

Es capaz de realizar un trabajo en grupo distribuyendo la carga de trabajo, gestionando los tiempos de forma adecuada, aportando información relevante a la tarea del grupo y presentando los resultados de forma adecuada.

Actividad 53.

Educación en valores

Tanto los contenidos de la unidad como el trabajo específico por competencias permiten desarrollar otros aspectos que se recogen como educación en valores:

> Se pueden abordar aspectos de la educación moral y cívica y de la educación medioambiental en el laboratorio mediante la promoción del trabajo en equipo y el respeto por las normas de seguridad, valorando el rigor científico en los experimentos o gestionando adecuadamente los residuos.

> Con la ayuda del concepto de rendimiento de una máquina térmica y partiendo de la necesidad de mejorarlo, se pueden abordar temas relacionados con la educación ambiental. Los efectos del calor en el cuerpo humano permiten abordar temas relacionados con la educación para la salud.



Materiales didácticos

LABORATORIO

Un calorímetro con agitador, dos termómetros de 0 a 100 ºC, un mechero, un vaso de precipitados, una probeta graduada, una balanza y bloques de metal de unos 200 gramos.

INTERNET

<www.librosvivos.net>: recursos didácticos interactivos para profesores y alumnos.

<www.profes.net>: propuestas didácticas.

<www.aprenderapensar.net>: plataforma educativa.

<www.smconectados.com>: materiales para el profesor.




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