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Pregunta a los alumnos:

• 驴Alguna vez colocaron una cuchara de metal en sopa o chocolate caliente y luego tocaron la cuchara con la boca? 驴Qu茅 creen que sucede entre las mol茅culas de la sopa y los 谩tomos de la cuchara para hacer que se caliente la cuchara?
  No es necesario que los alumnos respondan estas preguntas completamente en este momento. Es m谩s importante que comiencen a pensar que est谩 sucediendo algo a nivel molecular que hace que una sustancia pueda calentar a otra.

Entrega a cada alumno una hoja de actividades.

• Lecci贸n 2.1 Hoja de actividades听PDF听触听DOCX听触听
• Lecci贸n 2.1 Respuestas de la hoja de actividades听PDF听触听DOCX听触听
  

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La hoja de actividades servir谩 como el componente de evaluaci贸n de cada plan de lecci贸n 5-E. Las hojas de actividades son evaluaciones formativas del progreso y la comprensi贸n de los alumnos. Al final de cada cap铆tulo se incluye una evaluaci贸n sumativa m谩s formal.

Los alumnos registrar谩n sus observaciones y responder谩n preguntas sobre la actividad en la hoja de actividades. Las secciones Expl铆calo con 谩tomos y mol茅culas y Aprende m谩s de la hoja de actividades se completar谩n en conjunto con la clase, en grupos o individualmente, seg煤n tus instrucciones. Consulta la versi贸n para el maestro de la hoja de actividades para encontrar las preguntas y respuestas.

Si no puedes obtener materiales para que todos los grupos realicen esta actividad, puedes realizar la actividad como demostraci贸n o mostrar a los alumnos los siguientes videos:

Pregunta para investigar
驴Por qu茅 cambia la temperatura de un objeto cuando se lo coloca en agua caliente?

Materiales para cada grupo

• 2 juegos de arandelas de metal grandes en una cuerda
• Vaso de poliestireno con agua caliente
• Agua a temperatura ambiente
• 2 term贸metros
• Cilindro graduado o vaso de precipitado

Materiales para el maestro

• 1 vaso de poliestireno
• 罢别谤尘贸尘别迟谤辞
• Placa caliente o cafetera
• Vaso de precipitado grande o cafetera

Diles a los alumnos que van a ver si la temperatura del agua caliente cambia como resultado de colocar en el agua las arandelas met谩licas que est谩n a temperatura ambiente. La 煤nica manera de determinar si las arandelas producen que la temperatura cambie es tener un vaso de agua caliente que no contenga arandelas. Explica que te quedar谩s con el vaso de agua caliente, que ser谩 el control.

Deber谩s colocar el term贸metro en el vaso de agua caliente al mismo tiempo que lo hacen los alumnos. Pide a los alumnos que registren la temperatura inicial del control en sus gr谩ficos en la hoja de actividades, junto con la temperatura inicial de su propio vaso de agua caliente. La temperatura de las dos muestras debe ser aproximadamente la misma.

Nota: Es un poco inc贸modo tomar la temperatura de las arandelas con un term贸metro regular porque hay un punto de contacto muy peque帽o entre el bulbo del term贸metro y la superficie de las arandelas. Las arandelas deben estar aproximadamente a temperatura ambiente.

Pide a los alumnos que hagan una predicci贸n:

• 驴Qu茅 suceder谩 con la temperatura del agua y las arandelas luego de colocarlas en el agua caliente?

5. Retira las arandelas del agua. Luego, toma y registra la temperatura de las arandelas en la columna 鈥湺俦鸩醣璩苊┎踱€�.
   
6. Vac铆a el vaso en un recipiente para desechos o en un fregadero.

Resultados esperados
La temperatura del agua disminuir谩 un poco y la temperatura de las arandelas aumentar谩 un poco. La cantidad de la disminuci贸n y el aumento de temperatura no son tan importantes. Lo importante es que hay una disminuci贸n de la temperatura en el agua y un aumento de la temperatura en las arandelas.

Nota: Finalmente, dos objetos a diferentes temperaturas que est谩n en contacto alcanzar谩n la misma temperatura. En la actividad, lo m谩s probable es que las arandelas y el agua est茅n a diferentes temperaturas. A los fines de esta actividad, las arandelas y el agua solo est谩n en contacto durante un tiempo breve, por lo que lo m谩s probable es que no alcancen la misma temperatura.

Los alumnos pueden preguntar por qu茅 la temperatura del agua disminuy贸 en una cantidad diferente a la del aumento de temperatura de las arandelas. La misma cantidad de energ铆a que dej贸 el agua fue aplicada a las arandelas, pero se necesita una cantidad diferente de energ铆a para cambiar la temperatura de diferentes sustancias.

Obt茅n m谩s informaci贸n sobre la energ铆a y la temperatura en la secci贸n Informaci贸n contextual para el maestro.

• Lecci贸n听2.1 Informaci贸n contextual para el maestro听PDF

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Pregunta a los alumnos:

• 驴C贸mo creen que cambiar谩 la temperatura si colocan las arandelas calientes en agua a temperatura ambiente?

Vierte alrededor de 30 mililitros de agua a temperatura ambiente en el vaso de control. Coloca un term贸metro en el vaso e informa a los alumnos la temperatura del agua.

Procedimiento

1. Vierte alrededor de 30 mililitros de agua a temperatura ambiente en el vaso de poliestireno.
2. Coloca un term贸metro en el agua y registra su temperatura en la columna 鈥淎ntes鈥� en el cuadro de la hoja de actividades. Aseg煤rate tambi茅n de registrar la temperatura inicial del agua del vaso de control.
3. Retira las arandelas del agua caliente donde se han estado calentando y usa un term贸metro para medir r谩pidamente la temperatura de las arandelas. Reg铆strala en la columna 鈥淎ntes鈥� en tu hoja de actividades.
4. Con el term贸metro todav铆a en el agua, sost茅n la cuerda y sumerge las arandelas de metal calientes por completo en el agua.
5. Observa cualquier cambio en la temperatura del agua. Deja las arandelas en el agua hasta que la temperatura deje de cambiar. Registra la temperatura del agua de tu vaso en la columna 鈥湺俦鸩醣璩苊┎踱€� de la tabla a continuaci贸n. Registra tambi茅n la temperatura del agua en el vaso de control.
6. Retira las arandelas del agua. Toma y registra la temperatura de las arandelas.

Resultados esperados
La temperatura del agua aumenta y la temperatura de las arandelas disminuye.

Pregunta a los alumnos:

• 驴C贸mo cambi贸 la temperatura de las arandelas y del agua en ambas partes de la actividad?
  En funci贸n de sus datos, los alumnos deben darse cuenta de que la temperatura de las arandelas y del agua ha cambiado.
• Sabiendo lo que sabes acerca del calentamiento y el enfriamiento de los 谩tomos y mol茅culas, 驴por qu茅 crees que la temperatura cambi贸?
  Si es necesario, orienta a los alumnos para que analicen por qu茅 la temperatura de cada uno cambi贸, pregunt谩ndoles qui茅n creen que se estar铆a moviendo m谩s r谩pido, si los 谩tomos de las arandelas met谩licas o las mol茅culas de agua. Diles a los alumnos que la animaci贸n del modelo molecular que ver谩n a continuaci贸n les mostrar谩 por qu茅 cambia la temperatura de ambos.

Muestra la animaci贸n del modelo molecular Cuchara caliente.

Se帽ala a los alumnos que las mol茅culas de agua en el agua caliente se mueven m谩s r谩pido que los 谩tomos de la cuchara. Las mol茅culas de agua golpean a los 谩tomos de la cuchara y transfieren parte de su energ铆a a estos 谩tomos. As铆 es como se transfiere la energ铆a del agua a la cuchara. Esto aumenta el movimiento de los 谩tomos en la cuchara. Dado que el movimiento de los 谩tomos de la cuchara aumenta, tambi茅n lo hace la temperatura de la cuchara.

No es f谩cil de notar, pero cuando las mol茅culas de agua que se mueven r谩pido golpean la cuchara y aceleran los 谩tomos de la cuchara, las mol茅culas de agua se desaceleran un poco. Por lo tanto, cuando se transfiere energ铆a del agua a la cuchara, la cuchara se calienta y el agua se enfr铆a.

Explica a los alumnos que cuando los 谩tomos o las mol茅culas que se mueven r谩pidamente golpean 谩tomos o las mol茅culas que se mueven m谩s lento y aumentan su velocidad, se transfiere energ铆a. La energ铆a que se transfiere se denomina calor. Este proceso de transferencia de energ铆a se denomina 肠辞苍诲耻肠肠颈贸苍.

Muestra la animaci贸n del modelo molecular Cuchara fr铆a.听

Se帽ala a los alumnos que, en este caso, los 谩tomos de la cuchara se mueven m谩s r谩pido que las mol茅culas de agua en el agua fr铆a. Los 谩tomos de la cuchara que se mueven m谩s r谩pido les transfieren parte de su energ铆a a las mol茅culas de agua. Esto hace que las mol茅culas de agua se muevan un poco m谩s r谩pido y que la temperatura del agua aumente. Dado que los 谩tomos de la cuchara transfieren parte de su energ铆a a las mol茅culas del agua, los 谩tomos de la cuchara disminuyen un poco su velocidad. Esto hace que la temperatura de la cuchara disminuya.

Pregunta a los alumnos:

• Describan c贸mo el proceso de 肠辞苍诲耻肠肠颈贸苍 hizo que la temperatura de las arandelas y el agua cambiara en la actividad.
  Arandelas a temperatura ambiente en agua caliente
  Cuando se colocan arandelas a temperatura ambiente en agua caliente, las mol茅culas de agua que se mueven m谩s r谩pido golpean los 谩tomos met谩licos que se mueven m谩s lento y hacen que los 谩tomos de las arandelas se muevan un poco m谩s r谩pido. Esto hace que aumente la temperatura de las arandelas. Dado que parte de la energ铆a del agua se transfiri贸 al metal para acelerarlas, el movimiento de las mol茅culas de agua disminuye. Esto hace que la temperatura del agua disminuya.
  
  Arandelas calientes en agua a temperatura ambiente
  Cuando se colocan arandelas met谩licas calientes en agua a temperatura ambiente, los 谩tomos met谩licos que se mueven m谩s r谩pido golpean a las mol茅culas de agua que se mueven m谩s lento y hacen que las mol茅culas de agua se muevan un poco m谩s r谩pido. Esto hace que aumente la temperatura del agua. Dado que parte de la energ铆a de los 谩tomos met谩licos se transfiri贸 a las mol茅culas de agua para acelerarlas, el movimiento de los 谩tomos met谩licos disminuye. Esto hace que la temperatura de las arandelas disminuya.

Pregunta a los alumnos:

• 驴C贸mo afecta la temperatura de una sustancia el movimiento de los 谩tomos o las mol茅culas de la sustancia?
  Si los 谩tomos o las mol茅culas de una sustancia se mueven m谩s r谩pido, la sustancia tiene una temperatura m谩s alta. Si sus 谩tomos o mol茅culas se mueven m谩s lento, entonces tiene una temperatura m谩s baja.
• 驴Qu茅 es la 肠辞苍诲耻肠肠颈贸苍?
  La 肠辞苍诲耻肠肠颈贸苍 ocurre cuando dos sustancias a diferentes temperaturas est谩n en contacto. La energ铆a siempre se transfiere de la sustancia que est谩 a una temperatura m谩s alta a la que est谩 a una temperatura m谩s baja. A medida que la energ铆a se transfiere de la sustancia m谩s caliente a la m谩s fr铆a, la sustancia m谩s fr铆a se calienta y la sustancia m谩s caliente se enfr铆a. Finalmente, las dos sustancias alcanzan la misma temperatura.

Los alumnos tienden a comprender el calentamiento, pero a menudo tienen una idea err贸nea sobre c贸mo se enfr铆an las cosas. Al igual que al calentar una sustancia, el enfriamiento de una sustancia tambi茅n funciona por 肠辞苍诲耻肠肠颈贸苍. Pero en lugar de enfocarnos en la aceleraci贸n de las mol茅culas que se mueven m谩s lento, nos enfocamos en la desaceleraci贸n de las mol茅culas que se mueven m谩s r谩pido.

Los 谩tomos o las mol茅culas que se mueven m谩s r谩pido de la sustancia m谩s caliente entran en contacto con los 谩tomos o las mol茅culas que se mueven m谩s lento de la sustancia m谩s fr铆a. Los 谩tomos y las mol茅culas que se mueven m谩s r谩pido transfieren parte de su energ铆a a los 谩tomos y las mol茅culas que se mueven m谩s lento. Los 谩tomos y las mol茅culas de la sustancia m谩s caliente disminuyen su velocidad y su temperatura se reduce.

Un objeto o una sustancia no puede enfriarse agreg谩ndole 鈥渇r铆o鈥�. Algo solo puede enfriarse al hacer que sus 谩tomos y mol茅culas transfieran su energ铆a a algo que est谩 m谩s fr铆o.

Nota: En el modelo, les mostrar谩s a los alumnos que el cambio en la velocidad, tanto de las mol茅culas de agua como de los 谩tomos de la cuchara, est谩 representado con una cantidad diferente de l铆neas de movimiento. Es posible que los alumnos recuerden que cuando los 谩tomos o las mol茅culas se mueven m谩s r谩pido, se separan a煤n m谩s y, cuando se mueven m谩s lento, se acercan unos a otros. En esta actividad, no nos enfocamos en el cambio en la distancia entre las mol茅culas de agua o entre los 谩tomos en la cuchara y, por lo tanto, esto no se muestra en el modelo. Podr铆as indicarles a los alumnos que los modelos pueden resaltar una caracter铆stica sobre otra para ayudarles a enfocarse en el elemento principal que est谩 siendo representado.

Cuchara a temperatura ambiente en agua caliente

Proyecta las ilustraciones Cuchara en agua caliente antes y despu茅s de la hoja de actividades.听

Pide a los alumnos que observen las l铆neas de movimiento en la imagen 鈥淎ntes鈥� en su hoja de actividades. Luego, preg煤ntales c贸mo deber铆a cambiar el movimiento de los 谩tomos y las mol茅culas en la imagen 鈥湺俦鸩醣璩苊┎踱€�. La hoja de actividades, junto con la imagen que est谩 proyectando, no tiene l铆neas de movimiento dibujadas en la imagen 鈥湺俦鸩醣璩苊┎踱€�. La tarea de los alumnos es colocarlas correctamente.

Pide a los alumnos que agreguen l铆neas de movimiento a la ilustraci贸n 鈥湺俦鸩醣璩苊┎踱€� y que agreguen palabras descriptivas como 鈥渕谩s caliente鈥� o 鈥渕谩s fr铆o鈥� para describir el cambio en la temperatura del agua y la cuchara.

Las l铆neas se han agregado en la imagen 鈥湺俦鸩醣璩苊┎踱€� para indicar lo que los alumnos deben dibujar.

Cuchara caliente en agua a temperatura ambiente

Proyecta las ilustraciones Cuchara caliente en agua a temperatura ambiente antes y despu茅s de la hoja de actividades.

La siguiente simulaci贸n muestra que, a cualquier temperatura, los 谩tomos o las mol茅culas de una sustancia se mueven a diversas velocidades. Algunas mol茅culas se mueven m谩s r谩pido que otras, algunas m谩s despacio, pero la mayor铆a se encuentra en el medio.

Nota: 顿别蝉辫耻茅蝉 de presionar 鈥淚niciar鈥�, la simulaci贸n funciona mejor si pasas por todos los botones antes de usarla para ense帽arles a los alumnos.

Mostrar la simulaci贸n Temperatura.

顿别蝉辫耻茅蝉 de recorrer los botones 鈥淔r铆o鈥�, 鈥淢edio鈥� y 鈥淐aliente鈥�, elige 鈥淢edio鈥� para comenzar el debate con los alumnos. Diles a los alumnos que esta simulaci贸n muestra la relaci贸n entre energ铆a, movimiento molecular y temperatura.

Informa que cualquier cosa que tenga masa y se est茅 moviendo, independientemente de cu谩n grande o peque帽a sea, tiene cierta cantidad de energ铆a, llamada energ铆a cin茅tica. La temperatura de una sustancia te brinda informaci贸n sobre la energ铆a cin茅tica de sus mol茅culas. Cuanto m谩s r谩pido se muevan las mol茅culas de una sustancia, la energ铆a cin茅tica ser谩 m谩s alta y mayor ser谩 la temperatura. Cuanto m谩s despacio se muevan las mol茅culas, menor ser谩 la energ铆a cin茅tica y, por lo tanto, la temperatura. Pero a cualquier temperatura, las mol茅culas no se mueven a la misma velocidad, por lo que la temperatura es en realidad una medida de la energ铆a cin茅tica promedio de las mol茅culas de una sustancia.

Estas ideas se aplican a s贸lidos, l铆quidos y gases. Las peque帽as esferas de la simulaci贸n representan mol茅culas y cambian de color para ayudar a visualizar su velocidad y energ铆a cin茅tica. Las m谩s lentas son azules, las m谩s r谩pidas son moradas o rosadas y las m谩s r谩pidas son rojas.

Explica tambi茅n que las mol茅culas individuales cambian de velocidad en funci贸n de sus choques con otras mol茅culas. Las mol茅culas transfieren su energ铆a cin茅tica a otras mol茅culas a trav茅s de la 肠辞苍诲耻肠肠颈贸苍. Cuando una mol茅cula de movimiento r谩pido golpea una mol茅cula de movimiento m谩s lento, la mol茅cula m谩s lenta se acelera (se torna m谩s roja) y la mol茅cula m谩s r谩pida se desacelera (se torna m谩s azul).

Explica que, a cualquier temperatura, la mayor铆a de las mol茅culas se mueven m谩s o menos a la misma velocidad y tienen aproximadamente la misma energ铆a cin茅tica, pero siempre hay algunas que se mueven m谩s lento y otras que se mueven m谩s r谩pido. La temperatura es, en realidad, una combinaci贸n, o un promedio, de la energ铆a cin茅tica de las mol茅culas. Si pudieras colocar un term贸metro en esta simulaci贸n, ser铆a golpeado por mol茅culas que van a diferentes velocidades, de modo que registrar铆a la energ铆a cin茅tica promedio de las mol茅culas.

Para agregar energ铆a, comienza con 鈥淔r铆o鈥�, luego, presiona 鈥淢edio鈥� y, a continuaci贸n, 鈥淐aliente鈥�.

Pregunta a los alumnos:

• 驴Qu茅 observan sobre las mol茅culas a medida que se agrega energ铆a?
  Cuando se agrega energ铆a, m谩s mol茅culas se mueven m谩s r谩pido. Hay m谩s mol茅culas de color rosa y rojo, pero a煤n hay algunas de color azul que se mueven m谩s lento.

Para quitar energ铆a, comienza con 鈥淐aliente鈥�, luego, presiona 鈥淢edio鈥� y, a continuaci贸n, 鈥淔r铆o鈥�.

Pregunta a los alumnos:

• 驴Qu茅 observan sobre las mol茅culas a medida que se quita energ铆a?
  A medida que se quita energ铆a, m谩s mol茅culas se mueven m谩s lento. Hay m谩s mol茅culas p煤rpuras y azules, pero algunas siguen cambiando a rosa.

Compara la temperatura real y c贸mo se siente la temperatura de diferentes objetos en la sala.

Pregunta a los alumnos:

• Toquen la parte met谩lica de la silla o la pata del escritorio y, luego, toquen la tapa de un libro de texto. 驴Estas superficies se sienten iguales o diferentes en relaci贸n a su temperatura?
  Deber铆an sentirse diferentes.
• 驴Por qu茅 el metal se siente m谩s fr铆o a pesar de que est谩 a la misma temperatura que el cart贸n de la tapa del libro de texto?
  Diles a los alumnos que aunque el metal se sienta m谩s fr铆o, el metal y el cart贸n en realidad est谩n a la misma temperatura. Si los alumnos no te creen, pueden usar un term贸metro para tomar la temperatura del metal y del cart贸n en la habitaci贸n. 顿别蝉辫耻茅蝉 de estar en la misma sala con la misma temperatura del aire, ambas superficies deber铆an estar aproximadamente a la misma temperatura.

Muestra la animaci贸n Conducci贸n de energ铆a para ayudar a responder la pregunta sobre por qu茅 el metal se siente m谩s fr铆o que el cart贸n.听

Diles a los alumnos que observen el movimiento de las mol茅culas en el metal, el cart贸n y el dedo.

Explica que las mol茅culas de tu dedo se mueven m谩s r谩pido que las mol茅culas del metal que est谩 a temperatura ambiente. Por lo tanto, la energ铆a de tu dedo se transfiere al metal. Debido a que el metal es un buen conductor, la energ铆a se transfiere desde la superficie a trav茅s del metal. Las mol茅culas de la piel se desaceleran a medida que el dedo contin煤a cediendo su energ铆a al metal, de modo que el dedo se siente m谩s fr铆o.

Al igual que el metal, las mol茅culas de tu dedo se mueven m谩s r谩pido que las mol茅culas del cart贸n que est谩 a temperatura ambiente. Se transfiere energ铆a desde el dedo hasta la superficie del cart贸n. Pero debido a que el cart贸n es un mal conductor, la energ铆a no se transfiere f谩cilmente desde la superficie a trav茅s del cart贸n. Las mol茅culas de la piel se mueven a aproximadamente la misma velocidad. Debido que el dedo no pierde mucha energ铆a con el cart贸n, el dedo permanece caliente.

Compara la temperatura real y c贸mo se siente la temperatura para el agua y el aire.

Pide a los alumnos que usen dos term贸metros para comparar la temperatura del agua a temperatura ambiente y la temperatura del aire. Deber铆an ser casi iguales.

Pregunta a los alumnos:

• Coloquen un dedo en agua a temperatura ambiente y otro dedo en el aire.听驴Sienten como que el agua y el aire est谩n a igual o a diferente temperatura?
  El dedo en el agua deber铆a sentirse m谩s fr铆o.
• 驴Por qu茅 el agua se siente m谩s fr铆a a pesar de que tiene la misma temperatura que el aire?
  Recuerda a los alumnos que aunque el agua se sienta m谩s fr铆a, el agua y el aire en realidad tienen la misma temperatura. Los alumnos deben darse cuenta de que el agua conduce mejor la energ铆a que el aire. A medida que la energ铆a sale m谩s r谩pido del dedo, la piel se siente m谩s fr铆a.

Considera por qu茅 los vasos de agua fr铆a y caliente alcanzan la temperatura ambiente.

Pide a los alumnos que piensen acerca de la siguiente situaci贸n y la expliquen:

• Supongamos que ponen un vaso de agua fr铆a en una habitaci贸n y un vaso de agua caliente en otra habitaci贸n. Ambas salas est谩n a temperatura ambiente. 驴Por qu茅 el agua fr铆a se calienta y el agua caliente se enfr铆a?
  En ambos casos, la energ铆a se desplazar谩 de un 谩rea de temperatura m谩s alta a un 谩rea de temperatura m谩s baja. Por lo tanto, la energ铆a del aire a temperatura ambiente pasar谩 al agua fr铆a, lo que calienta el agua. Y la energ铆a del agua caliente pasar谩 al aire m谩s fr铆o, lo que enfr铆a el agua.