UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE FORMACIÓN DE PROFESORES DE ENSEÑANZA MEDIA

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1 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE FORMACIÓN DE PROFESORES DE ENSEÑANZA MEDIA PLAN SEMESTRAL FÍSICA 4 PARTE A CATEDRA DE FÍSICA 2018 M. S. c. LIC. FREDY AUGUSTO SANDOVAL DE LEÓN

2 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA-ESCUELA DE FORMACIÒN DE PROFESORES DE ENSEÑANZA MEDIA. E.F.P.E.M PROGRAMA/CARRERA : PROFESORADO EN CIENCIAS FÍSICA-MATEMÁTICA ASIGNATURA: FÍSICA 4 DOCENTE: Lic. FREDY AUGUSTO SANDOVAL DE LEÓN Seccion: B Catedrático: M.S.c. Lic. Fredy Augusto Sandoval CORREO ELECTRÓNICO: fisicaefpem@gmail.com Página del Catedrático: PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA I. INFORMACIÓN GENERAL: 1.1 FECHA: Días Sábado del 13/01/2018 al 12/05/ CICLO: 1.3 HORARIO: 13:00 A 15: LUGAR: Salón UTRECH 1.5 Duración del Curso: 15 sesiones de trabajo 1.6 Plan. Sabatino 1.9 Prerrequisito: II DESCRIPCIÓN: Este curso forma parte del pensum del Profesorado en Doble especialidad en enseñanza de la Física y la Matemática. Es la continuación del curso Física III y los grandes temas que se trabajan son exclusivamente de termodinámica debido a que es un curso anual. El curso empieza con temas básicos como temperatura, el concepto de calor y la ley cero de la termodinámica, en donde se explica el tema del equivalente mecánico del calor, el cual sirve para fundamentar la utilización del Joule como unidad básica de trabajo, energía y calor, y el uso de otras unidades no pertenecientes al Sistema Internacional como lo son la caloría y el BTU. Es aquí donde se sabe que Joule primero usó medios puramente mecánicos para estudiar dichas transferencias de calor, pero que luego usó resistencias eléctricas que le permitieron progresar. Es aquí donde, por medio del llamado efecto Joule, se logran enlazar las unidades de electricidad y termodinámica. Los temas de calor específico y calor latente, los cuales servirán para resolver problemas con la ley cero de la termodinámica. También aquí se incluyen algunos tópicos sobre las formas de transferencia del calor, especialmente por conducción y por convección., el tema de la transferencia por radiación. Se profundiza en los procesos cuasi estáticos, controlados en

3 laboratorios para estudiar cómo se comportan la presión, el volumen y la temperatura en gases ideales, y con ello formular la primera ley de la termodinámica, relacionando los conceptos de energía interna del gas, trabajo y calor. Se estudiarán los diversos procesos en dichos gases: isométricos, isobáricos, isotérmicos, adiabáticos, y se estudiarán los temas sobre calor específico molar a volumen constante y a presión constante en gases ideales, y por extensión en sólidos ideales. II. COMPETENCIAS DEL CURSO: TRANSVERSALES: 1. Capacidad de análisis y síntesis. 2. Capacidad de organización y planificación. 3. Comunicación oral y escrita. 4. Resolución de problemas. 5. Trabajo en equipo. 6. Razonamiento crítico. 7. Contribución al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables. 8. Actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional. COMPETENCIAS ESPECIFICAS 1) Aplicar las leyes de la termodinámica a la resolución de problemas y a situaciones de la vida cotidiana. 2) Aplicar los conceptos de carga eléctrica, fuerza electrostática, campo eléctrico, flujo eléctrico, potencial y capacitancia.

4 III. CONTENIDOS PROGRAMATICOS: Unidad 1: El calor y la ley 0 de la termodinámica: 1.1. Equivalente mecánico del calor: definición de BTU y de caloría Capacidad calorífica y calor específico de los materiales Calor latente y cambios de estado Ley cero de la termodinámica Calor por conducción y por convección. Unidad 2 Teorías iniciales sobre gases: 2.1. Ley de Boyle 2.2. Ley de Charles 2.3. Ley de Gay-Lussac 2.4. La hipótesis de Avogradro 2.5. Ley de electrólisis de Faraday Conducción eléctrica en gases 2.7. El tubo de rayos catódicos y el descubrimiento del electrón La nube de Thompson 2.9. La gota de aceite de Millikan Ley de Avogadro Ley general de los gases ideales Teoría cinético-molecular de los gases: cálculo cinético de la presión y de la temperatura Principio de equipartición de la energía

5 Unidad 3: Primera ley de la termodinámica: 3.1. Procesos cuasi estáticos y diagramas presión-volumen Primera ley de la termodinámica 3.3. Proceso isométrico, isolvolumétrico o isocórico: Calor específico molar de un gas ideal a volumen constante 3.4. Proceso isobárico: calor específico molar a presión constante 3.5. Procesos isotérmicos 3.6. Procesos adiabáticos: expansión adiabática forzada, expansión libre adiabática Procesos cíclicos 3.8. Velocidad del sonido en un gas Unidad 4: Entropía y ley 2 de la termodinámica 4.1. La analogía de Carnot Máquinas térmicas: el ciclo de Carnot Máquinas térmicas invertidas: refrigeradores y bombas de calor 4.4. Ciclo de Otto: el motor de gasolina 4.5. Segunda ley de la termodinámica: enunciado de Kelvin-Planck, enunciado de Clausius 4.6. Entropía: cambios de entropía en procesos reversibles y en procesos irreversibles

6 IV. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 2 exámenes parciales (10 puntos c/u). 20 puntos Tareas, investigaciones puntos Laboratorio puntos Proyectos 20 puntos Total de zona puntos Examen final puntos Total puntos Nota: Para tener derecho a examen final hay que tener aprobado el laboratorio con una nota mínima de 6 puntos. Este curso es de un año, por lo que esta es la la nota de promoción se da al finalizar el segundo semestre A continuación se presenta el listado de las prácticas de laboratorio en el primer semestre. Electroscopio. 1. Elaboración de un termómetro 2. Conductividad térmica. 3. Calor específico. 4. Curva temperatura energía del agua

7 V. Bibliografía del curso 5.1.Sears-Zemansky. Tomo 1. Edit. Pearson. 12av. Ed. 5.2 Serway. Física, Tomos 1 y 2. Edit. McGraw-Hill, 4ta edición. 5.3 Halliday - Resnick - Krane. FISICA. Tomos 1 y 2. Edit. CECSA. 5.4 Wilson-Bufa-Lou. (2007). FÍSICA. Sexta edición. Editorial Pearson. VI. RECURSOS DIDÁCTICOS: 6.1 Textos propuestos en la bibliografía y relacionados con los temas de cada unidad. 6.2 Pizarrón y marcadores 6.3 Video-películas 6.4 Carteles 6.5 Proyector multimedia 6.6