Estación meteorológica Ficha didáctica del profesorado 3º ciclo de Educación Primaria

Transcripción

1 Estación meteorológica Ficha didáctica del profesorado 3º ciclo de Educación Primaria

2 Presión atmosférica: Presión y gravedad Por qué no se cae la cartulina colocada sobre/bajo el vaso si la gravedad ejerce atracción sobre ella? El aire ejerce presión en todas las direcciones por lo que empuja la cartulina hacia abajo pero también hacia arriba. Por lo tanto la superficie de cartulina expuesta al aire es mayor en la parte de abajo que en la de arriba, ya que en ésta última el vaso cubre una parte, parte en la que se anula la fuerza de la presión atmosférica. Sin embargo, la fuerza de gravedad, atrae la cartulina hacia abajo, pero nunca con más fuerza que la presión que el aire ejerce hacia arriba. Cuando hemos sumergido un vaso en agua y hemos tirado de él, con la boca hacia abajo, este se ha llenado de agua. Cómo ha sido posible? El aire del exterior del vaso de precipitados ejerce presión sobre la superficie del agua empujándola hacia donde ésta tenga espacio, que en este caso es dentro del vaso pequeño que hemos introducido boca abajo y del que hemos tirado hacia arriba. 2

3 Presión atmosférica: El papel pesado Al colocar un A4 sobre una regla la regla e intentar hacer caer la regla con el mínimo esfuerzo, nos hemos dado cuenta de que la acción no ha sido tan sencilla como esperábamos. Por qué cuesta tanto levantar la regla que solo está tapada por un A4? Si golpeamos una regla colocada en el borde de una mesa, la regla caerá sin hacer a penas esfuerzo, será suficiente con ejercer una fuerza que supere la presión que ejerce el aire sobre la regla. Si colocamos una hoja de papel sobre la regla, la misma fuerza ejercida en el primer supuesto no será suficiente para hacer caer la regla. A priori tenderíamos a pensar que el papel no pesa tanto como para que la fuerza que hay que hacer sea mayor, y es correcto. En este caso, la presión que hay que vencer es la que el aire ejerce sobre toda la superficie de la hoja de papel, que es mayor que la de la regla. La fuerza que ejerce el aire sobre la hoja de papel es mayor que la que nosotros aplicamos al golpear la regla. Al colocar la hoja de papel sobre la regla, se aumenta la superficie sobre la que el aire ejerce presión. Si no cubriésemos la regla con el papel, la superficie presionada por el aire sería solamente la correspondiente a la regla y esta saldría disparada al golpearla. A: regla sobre el borde de la mesa B: regla sobre el borde de la mesa tapada con un A4. 3

4 Presión atmosférica: Medición de la presión atmosférica Cómo se llama el aparato utilizado para la medición de la presión atmosférica? Barómetro. Menciona algunas de las unidades que se utilizan para la presión atmosférica. Atmósfera = atm Pascal = Pa Milibar = mb Milímetro mercurio = mmhg Torricelli = Torr Tonelada por metro cuadrado = t/m 2 Siguiendo las indicaciones del Anexo I, puedes construir tu propio barómetro casero. 4

5 Temperatura: Calor específico Hemos expuesto un globo lleno de aire y otro lleno de agua a la misma llama. El globo que contenía aire ha explotado casi de manera instantánea y el que contenía agua no lo ha hecho. A qué se debe este comportamiento? En qué momento reventaría el globo lleno de agua? El agua tiende a absorber el calor debido a que su calor específico es muy elevado, esto significa que necesita mucho calor para aumentar su temperatura. La llama calienta el plástico que conforma el globo y el agua roba este calor de manera prácticamente instantánea, evitando que el plástico se caliente lo suficiente como para romperse. En el momento en el que el agua llegue al punto de ebullición comenzará a evaporarse aumentando la presión interior del globo y haciendo que este explote. El calor específico se refiere a la energía necesaria para aumentar la temperatura de una unidad de volumen en un ºC. La densidad del calor Hemos visto que una espiral de papel colocada sobre una fuente de calor comienza a girar sin parar. Explica por qué ocurre este fenómeno. El aire caliente es menos denso que el aire frio (al calentarse se expande y las partículas se reparten) y, como sabemos, lo menos denso flota sobre lo más denso. El aire calentado por la fuente de calor que se le ha aplicado tiende a subir por su menor densidad provocando un movimiento de aire. El aire que se desplaza a lo largo de la espiral de papel hace que ésta gire. Al retirar la espiral de la fuente de calor, ésta pasa a estar en una zona donde la densidad de todo el aire es la misma, por lo que no se desplaza y por lo que deja de girar la espiral. Este efecto es observable en las carreteras en días de mucho calor. El Sol calienta la superficie de la Tierra (en este caso la carretera) y ésta a su vez calienta el aire cercano haciendo que ascienda, creando una sensación de temblor del aire. 5

6 Temperatura: Medición de la temperatura TERMÓMETRO DE ALCOHOL. Solamente con el calor de nuestras manos hemos hecho que el alcohol coloreado haya subido hacia el compartimento de arriba del termómetro de alcohol. Podrías explicar lo que sucede? El cristal del termómetro es un cristal muy fino que se calienta rápidamente con el calor de nuestras manos. Ese calor de nuestras manos se transfiere rápidamente del cristal al interior, calentando el aire contenido en el mismo (el aire se calienta más rápido que el alcohol) y, consecuentemente, aumentando su presión. En la parte de abajo deja de haber espacio para el alcohol y el aire expandido y éste último empuja el alcohol hacia arriba. Al soltar el termómetro, el cristal y el aire se calientan, por lo que la presión interior vuelve a bajar y el alcohol vuelve a ocupar el espacio que ha quedado libre. Siguiendo las indicaciones del Anexo 2, puedes construir tu propio termómetro de alcohol. 6

7 Temperatura: Radiómetro Al acercar el radiómetro a la lámpara las aspas han comenzado a girar siguiendo la dirección de blanco a negro. Por qué ha ocurrido así y no en dirección contraria? Los lados de las aspas pintados de blanco reflejan la luz mientras que los lados pintados de negro la absorben, como consecuencia, el aire que rodea los lados blancos está más frio que el de los oscuros. Las moléculas que conforman el aire caliente tienden a alejarse las unas de las otras, generando más espacio entre ellas y reduciendo la presión que ejercen. El aire del lado blanco tiende a desplazarse hacia la zona de baja presión que se ha creado en el lado oscuro, resultando en un movimiento del aspa (de blanco a negro). Al retirar el radiómetro de la fuente de luz el aire se enfría poco a poco, y cuando el aire de ambos lados de las aspas llega a estar a la misma temperatura el radiómetro deja de girar. Siguiendo las indicaciones del Anexo 3, puedes construir tu propio radiómetro. 7

8 Humedad: Qué es la humedad atmosférica? La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en una determinada zona. Define los siguientes conceptos: Humedad absoluta: La cantidad de vapor de agua contenida en un volumen concreto, (es decir, los gramos de vapor de agua contenidos en un metro cúbico de aire). Humedad de saturación: La máxima cantidad de agua que admite un metro cúbico de aire (varía con la temperatura y la presión). Humedad relativa: Es el parámetro utilizado para expresar la humedad atmosférica y calcula utilizando la siguiente ecuación: Humedad relativa (%) = (humedad absoluta / humedad de saturación) X 100 8

9 Humedad: Tras introducir la mano en un vaso lleno de agua y sacarla de éste, sentimos la mano mojada más fría que la seca. Por qué ocurre? Cuando nos mojamos las manos, tarde o temprano, terminan secándosenos aunque no utilicemos nada para secarnos. Esto ocurre porque el agua se evapora. El agua necesita aumentar su temperatura para pasar a estado gaseoso y ese calor necesario se lo roba a nuestra mano, bajando la temperatura de ésta y aumentando la sensación de frío. Podrías describir lo que ocurre en una sauna húmeda? La temperatura del aire del interior de la sauna es muy alta, así como la humedad. La tendencia de nuestro cuerpo en condiciones de calor es sudar para conseguir refrigerarse ya que el aire roba calor a nuestro cuerpo para evaporar el sudor (es el concepto aclarado en el punto anterior). Sin embargo, en condiciones de mucha humedad, cuando el aire está cerca de la humedad de saturación, éste casi no puede contener más vapor de agua, por lo que el sudor de nuestro cuerpo no puede evaporase y, consecuentemente, no tiene capacidad para refrigerase. El aire de las saunas húmedas (o de los bochornosos días de verano) está cerca de su porcentaje de saturación, por lo que sudamos sin posibilidad de que el sudor se evapore y sin posibilidad de refrigerarnos. Qué papel cumple la sal en los días de nevadas y heladas? El punto de congelación del agua es menor que el del agua normal (o dulce), es decir, si el agua se congela a 0ºC, el agua salada necesita temperaturas más frías. Al echar sal en carreteras heladas o con riesgo de heladas se rebaja el punto de congelación del agua derritiendo así el hielo acumulado o evitando que éste se acumule. 9

10 Humedad: Cuando hemos intentado crear nubes en un recipiente de cristal, por qué hemos añadido una cerilla encendida? Porque para que el vapor de agua se condense o para que se generen nubes, debe haber puntos de condensación o partículas alrededor de las cuales poder condensarse. Cómo se llama el aparato utilizado para la medición de la humedad? Higrómetro. Presión, temperatura y humedad: Indica cuáles de si las siguientes afirmaciones son correctas o incorrectas: La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en una determinada zona y depende de su temperatura y de la cantidad de agua disponible para evaporar que haya. Correcta. El aumento de la temperatura del aire de la atmósfera implica un aumento de su presión, por eso el aire caliente tiende a subir. Incorrecta. La temperatura de evaporación del agua varía a diferentes presiones atmosféricas. A la presión atmosférica a nivel de mar (1 atm) el agua hierve a 100ºC y a medida que la altitud es mayor el calor necesario para que el agua se evapore es menor. Correcta. 10

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