LA OLLA BRUJA Y LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA EN LA ESCUELA.

Transcripción

1 LA OLLA BRUJA Y LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA EN LA ESCUELA. Propuesta de enseñanza de Inicial a 6º año. Mtra. Gabriela Salsamendi.

2 RECURSO: OLLA BRUJA Qué es? Es una cocina por acumulación de calor de construcción casera. Es básicamente un termo donde se coloca una olla con el alimento previamente hervido para que termine allí de cocinarse. La magia está en completar la cocción del alimento y economizar energía haciendo uso del calor contenido en el propio alimento.

3 Es además una solución idónea para reducir el consumo de energía sin afectar los niveles de confort, a la vez que ofrece soluciones favorables tanto desde el punto de vista ecológico como económico (reducción de emisiones de GEI, reducción de las cuentas de energía, alimentación más saludable, etc.).

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6 POSIBLES PROPUESTAS DE Desde la ciencia: ENSEÑANZA. En BIOLOGÍA se puede trabajar desde la nutrición y la salud en los humanos. En QUÍMICA permite trabajar los estados de agregación, los cambios de estado, los sistemas, las propiedades intensivas, propiedades macroscópicas de la materia. En FÍSICA podemos abordar las propiedades de los materiales, los cambios de temperatura, la diferencia entre calor y temperatura, la transferencia de energía por calor, la energía y su conservación, la energía interna de los sistemas.

7 POSIBLES PROPUESTAS DE ENSEÑANZA. Desde las ciencias sociales: En HISTORIA permite trabajar la sucesión y ordenación del tiempo en las actividades cotidianas, las culturas amerindias que usaron artefactos parecidos, las guerras mundiales en las que también se usaron las cocinas por retención, la dependencia económica. En GEOGRAFÍA abordaremos los usos de las tecnologías, la comunidad local, las actividades productivas artesanales, el uso responsable de los bienes ambientales, el cambio climático, el efecto invernadero, la desigualdad social y el acceso a la energía.

8 POSIBLES PROPUESTAS DE ENSEÑANZA. En MATEMÁTICA se puede trabajar todo lo relacionado con las recetas (precios, cantidades, calorías). También la medición de los intervalos de tiempo y de las temperaturas y su registro en gráficas. Permite trabajar geometría en la construcción del aparato. En LENGUAJE podemos abordar los textos instructivos con la receta o con la construcción de la olla, la lectura de artículos relacionados y escritura de folletos, etc.

9 Propuesta: Construcción y uso de una olla bruja. Actividad coordinada entre un grupo de 1º y un grupo de 6º. Contenidos programáticos: 1º: Las propiedades de los materiales, los buenos y los malos conductores de energía térmica. 6º: La energía y su conservación. La energía interna de los sistemas, la energía térmica y la temperatura.

10 CONSTRUCCIÓN DE LA OLLA. SELECCIÓN DE MATERIALES. Taller en 1º año. Materiales buenos y malos conductores de calor. Los alumnos seleccionan los malos conductores que actuarán de aislantes de la caja (madera o cartón, espuma plast, bolas de papel de diario, lana). Se trabaja en 6º el concepto de calor como energía en tránsito para que le expliquen a los más chicos cómo funciona la olla. A los docentes nos surgen las preguntas: - Qué es la energía? - Cómo trabajarla en la escuela?

11 VAMOS A LO TEÓRICO: ENERGÍA O ENERGÍAS? en la física de hoy no sabemos lo que es la energía. R.P. Feynman Y si en los ámbitos de la ciencia no se cuenta con una definición, será posible dársela a los escolares? Entonces pretendemos acercar a los niños al concepto desde lo cotidiano, desde las formas en que la energía se manifiesta. En esta propuesta es la energía térmica la que permite cocinar los alimentos en la olla bruja. Y esa energía llegó al alimento al proporcionarle calor.

12 LOS PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA. Hay situaciones donde la ENERGÍA se TRANSFIERE ----pero se CONSERVA Modelo corpuscular Estados de la materia Cambios de estado Calor y temperatura Equilibrio térmico Ley de conservación de la Energía. Significado de ley natural. Concepto de fuente. Qué diferencia hay entre TRANSFERIR y TRANSFORMAR? Y en general se DEGRADA. Por qué en general y no siempre? (Extraído de y sin embargo se puede enseñar ciencias naturales Mª Dibarboure.)

13 QUÉ ES EL CALOR? Es energía en tránsito que se transfiere de un objeto a otro cuando tienen contacto y cuando tienen energías térmicas diferentes. El calor es la energía térmica en tránsito. Es el desorden de energías cinéticas del movimiento aleatorio de los corpúsculos que forman una sustancia. Le mostramos a los niños que el calor y el frío son conceptos que para la física no existen, son sensaciones. Para la física un cuerpo puede tener más o menos energía térmica. La temperatura es la medida de esa energía térmica. Es una propiedad que describe la agitación de los corpúsculos de un cuerpo o sistema.

14 QUÉ ES EL CALOR? Se debe distinguir también entre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energía que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica la energía cinética de sus moléculas. El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.

15 VOLVEMOS A LA OLLA BRUJA Cómo cocina? Se basa en los conceptos antes explicados acerca de la energía térmica. Se trata de un sistema aislado en el que no hay tránsito de energía térmica fuera del sistema, no hay calor negativo. Repasemos: Un sistema abierto: es cuando existe un intercambio de masa y de energía con los alrededores; es por ejemplo, un coche. Le echamos combustible y él desprende diferentes gases y calor. Un sistema cerrado: es cuando no existe un intercambio de masa con el medio circundante, sólo se puede dar un intercambio de energía; un reloj de cuerda, no introducimos ni sacamos materia de él. Solo precisa un aporte de energía que emplea para medir el tiempo. Un sistema aislado: es cuando no existe el intercambio ni de masa y energía con los alrededores; Cómo encontrarlo si no podemos interactuar con él? Sin embargo un termo lleno de comida caliente es una aproximación, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energía (calor) salga de él.

16 Es en este sistema aislado en que el calor se concentra en el alimento. El movimiento corpuscular continua por mayor tiempo que si el alimento tomara contacto con el aire y este le ganara energía. Revisemos el principio de conservación de la termodinámica: Primera Ley de la Termodinámica Esta ley se expresa como: E int = Q - W Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W) Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.

17 QUÉ ES LA TERMODINÁMICA? Es la rama de la Física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Como ciencia fenomenológica, la termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de las magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son sus principios, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que sólo puede hacerse de una determinada manera.

18 En el sistema aislado olla bruja la cocción del alimento se efectiviza porque el calor no tiene adonde escapar, no hay transferencia de energía térmica posible. El calor se concentra en el alimento. Como los alimentos se cocinan a una temperatura entre 60 y 100 ºC mientras la temperatura de la olla se conserve entre estos valores los alimentos se van a cocinar. No importa que tipo de cocina se use para iniciar la cocción de los alimentos (a gas, eléctrica, a leña, a queroseno).

19 Se les propone a los alumnos de 6º construir la olla bruja a partir de los materiales que los más chicos encontraron que eran malos conductores de calor. Lo hicieron con una caja de cartón, cubierta por dentro con bolas de papel y una galera invertida de cartón que contenía la olla esmaltada. Arriba la cubrieron con un almohadón que también actúa como aislante. Ahora a probarla!

20 RECETARIO Había que comenzar a cocinar para probar cada receta y medir los tiempos de cocción de los alimentos. Probamos y armamos esta tabla:

21 PARA TERMINAR Esta propuesta se basa en una secuencia de conceptos, no de actividades. El problema inicial surge en el intento de cocinar sin la cocina y sin el sol (porque no siempre podemos cocinar en cocinas solares). Cuando empezamos a pensar en ollas brujas, nos enfrentamos a la selección de materiales aislantes. La secuencia de conceptos entonces sería algo así: ENERGÍA ENERGÍA TÉRMICA EQUILIBRIO TÉRMICO CONSERVACIÓN

22 POR ÚLTIMO El reto de enseñar física en la escuela sólo tiene sentido si estamos convencidos de que estudiarla es la manera de ampliar la forma en que se observa el mundo que nos rodea. La ciencia y la tecnología son distintas entre sí. La ciencia se ocupa de reunir conocimientos y de organizarlos. La tecnología permite al hombre usar esos conocimientos para fines prácticos. En este caso la olla bruja (tecnología) nos permite vivir la física. En este recorrido tuvimos que arriesgarnos a los errores para que los conceptos físicos fueran comprendidos por los niños. Sin dudas la física tiene que entrar a las aulas desde inicial a 6º y esta propuesta apunta a eso. Triste época la nuestra! Es más fácil desintegrar un átomo que un prejuicio. - Albert Einstein ( ) Que el prejuicio no sea enseñar Física en la escuela