Diplomado en enseñanza de ciencias naturales para educación secundaria
Debemos desarrollar el razonamiento lógico, la percepción y la observación reflexiva de la naturaleza (objeto de las ciencias y de la física en particular), para lograr un individuo más sensible y con una formación integral, aspectos que cultivados de manera simultánea no darán como resultado un mejor ciudadano para nuestra comunidad.
Una de las áreas que se pretende desarrollar es la de la comprensión conceptual, explorando y desarrollando diferentes técnicas y recursos transdisciplinarios. Hemos aprendido que una de las formas de acercarnos al público en general, para entender ciencias y de la Física en particular, es a través de la articulación con las demás áreas del conocimiento, brindando capacidades en áreas específicas de la ciencia Física, que fortalezcan el pensamiento crítico, que debe traducirse en un aporte al desarrollo de la cultura científica en nuestro país.
Módulo 1
Enseñanza de la física
Objetivo general
Desarrollar competencias en los maestros de Física de educación secundaria, para coadyuvar en la formación de un ser integral con mayor sensibilidad social, desarrollando un mayor pensamiento crítico, analítico y científico para una mayor interacción con la sociedad, además de elevar la cultura científica, a través de la atención interdisciplinaria a un problema común para las ciencias.
Competencias a desarrollar
1. Identifica las unidades energéticas y termodinámicas en los sistemas de unidades más frecuentes.
2. Predice cómo la energía fluirá cuando los objetos se calientan o se enfrían, o para los objetos que están en contacto con diferentes temperaturas.
3. Describe en qué sistemas predomina una de las tres formas de transferencia de calor.
4. Utiliza materiales caseros para encontrar los mejores aislantes y así mantener la temperatura de un sistem.
5. Predice cómo al cambiar un variable entre P, V, N, y T, influye en otras propiedades del gas.
6. Describe la radiación del cuerpo negro usando la ley de Stefan Boltzmann.
7. Replica un sistema para obtener aire saturado, punto de rocío y nubes.
8. Determina cuanto es la radiación que produce el efecto invernadero.
9. Realiza el pronóstico de la temperatura ambiental usando algún método de pronóstico.
ESTRUCTURA DE CONTENIDOS
Unidades y medidas
Las unidades son las magnitudes de una cantidad física en un determinado sistema de unidades, se acostumbra utilizar el Sistema Internacional para el desarrollo de los temas científicos en educación; sin embargo, cuando ya se utilizan equipos importados las unidades son británicas o técnicas, por ello, es necesario estar consciente del cambio de unidades cuando se tenga que comparar valores para una buena lectura de artículos científicos que desarrollen estos temas.
Concepto de energía y calor
El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro siempre que exista una diferencia de temperatura. Históricamente este concepto ha sido modificado pasando por la teoría del calórico hasta que en 1830 Joule realizó su experimento en el cual comprobó que la aparición o desaparición de una cantidad de calor dada siempre está acompañada de la aparición o desaparición de energía mecánica.
Transferencia de calor: Conducción, convección y radiación
Las tres formas de transferencia de calor, conducción, convección y radiación están presentes en la vida cotidiana; en algunos casos involucra movimiento de masa y contacto pero en otros la transferencia se realiza a distancia y sin movimiento de masa.
Ley cero de la termodinámica: La temperatura
Cuando se ponen en contacto cuerpos separados por paredes puede ocurrir que sus coordenadas de estado no cambien dependiendo si pared es diatérmana o adiabática. Si sus coordenadas cambian, esto no ocurre indefinidamente sino hasta que los sistemas ya no sufren ningún cambio a esto se denomina equilibrio térmico.
Primera Ley de la Termodinámica y ecuación de estado
Los estados implican estados de equilibrio, donde las variables termodinámicas son estables, cambiando una de ellas los procesos de propagación de calor se producen hasta que el sistema esté nuevamente en equilibrio. El primer principio de la Termodinámica relaciona la variación de la energía interna del sistema con el calor cedido o suministrado y el trabajo.
Ley de Stefan-Boltzmann
La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva hemisférica total proporcional a la cuarta potencia de su temperatura. La ley es muy precisa solo para objetos negros ideales, los radiadores perfectos, llamados cuerpos negros; funciona como una buena aproximación para la mayoría de los cuerpos grises.
Humedad y temperatura
El aire atmosférico es una mezcla de gases, de los cuales el 80% es Nitrógeno, 18% Oxígeno, el 2% restante lo componen Dióxido de Carbono, vapor de agua y otros gases. Usando la ley de Dalton y variando la temperatura se puede encontrar valores distintivos como el punto de rocío, formación de nubes niebla y lluvia.
El efecto invernadero
La radiación global promedio es incidente, absorvida y emitida de la superfcie terrestre pasa en su mayor parte a través de la atmósfera para calentar la superficie planetaria, emitiendo posteriormente esta energía en frecuencias menores de radiación térmica infrarroja. Debido a que las radiaciones son de menor frecuencia se produce un calentamiento en la atmósfera terrestre, denominando este fenómeno efecto invernadero.
Medidas de temperatura y análisis de datos
La temperatura se mide usando diferentes instrumentos de medida dependiendo del contexto que se precise. Si las medidas son meteorológicas el tratamiento de datos puede realizarse por series temporales, caos o cualquier otro método de pronóstico.
