SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
CN.F.5.2.11. Experimentar y determinar que la mayoría de los procesos tienden a disminuir el orden de un sistema conforme transcurre el tiempo.
- Vida cotidiana: Si dejas un café caliente sobre la mesa o abres la refrigeradora, puedes explicar por qué el calor fluye de lo más caliente a lo más frío y no al revés de forma espontánea.
- Contexto social / académico: En refrigeración, aire acondicionado o procesos industriales, la segunda ley permite analizar por qué se necesita trabajo para transferir calor y por qué no toda la energía térmica puede aprovecharse completamente.
Los Simpson es una serie animada que, además del humor, suele incluir referencias científicas, históricas y culturales en muchas de sus escenas.
En esta ocasión, observarás un fragmento en el que aparece una situación relacionada con la termodinámica.
Mira con atención el video propuesto y luego responde las siguientes preguntas:
- ¿Por qué el invento de Lisa se presenta como un chiste dentro de la escena?
- ¿Por qué crees que Homero le dice que en esa casa se respetan las leyes de la termodinámica?
5 minutos para desarrollar la etapa
Durante los próximos 10 minutos, observa los siguientes videos sobre la segunda ley de la termodinámica y la entropía, anota las ideas principales.
Durante los próximos 10 minutos, presta atención a la explicación de tu educador sobre segunda ley de la termodinámica y entropía. Aprovecha este momento para aclarar dudas, profundizar en las ideas que leíste y escucha con atención y participa si tienes preguntas o comentarios.
Después de comprender la segunda ley de la termodinámica, organícense en grupos de 4 estudiantes y graben un video tipo TikTok en el que representen la escena de Los Simpson observada en la anterior etapa.
Al final del video, deberán explicar brevemente:
- Por qué la máquina de energía perpetua de Lisa viola la segunda ley de la termodinámica
- Cuál es el sentido del chiste dentro de la escena.
Procuren que la representación sea clara, creativa y dinámica.
Salgan al patio o a la canchita y, en grupos, dejen caer o lancen una pelota de tenis.
Observen con atención su movimiento y cuenten cuántas veces rebota hasta dejar de hacerlo.
Luego, respondan las siguientes preguntas:
- ¿Existiría alguna forma de que, en lugar de perder energía, la pelota ganara energía y cada vez rebotara más alto?
- ¿La pelota podría rebotar infinitamente? ¿Por qué?
- ¿Cómo ayuda la segunda ley de la termodinámica a explicar que, en cada rebote, parte de la energía se disperse y el movimiento vaya disminuyendo?
Piensa en el baile de un trompo ¿Cómo es su movimiento desde el inicio hasta que se detenga.
¿Cómo comienza girando con fuerza, cómo cambia su estabilidad con el paso del tiempo y qué ocurre justo antes de parar?
Reflexiona y explica por qué este movimiento puede relacionarse con la segunda ley de la termodinámica.
Guíate con estas ideas:
- ¿Por qué el trompo no gira para siempre?
- ¿Qué ocurre con la energía que tenía al inicio?
- ¿Cómo ayuda este ejemplo a comprender que, en los procesos reales, la energía útil se va dispersando?
En este experimento, observarás, el concepto de entropía, que es un aspecto de la segunda ley de la termodinámica, para lo que necesitaras:
- 3 pastillas efervescentes
- 1 vaso de platico
Preparen los tres vasos: uno con agua fría, otro con agua a temperatura ambiente y otro con agua caliente.
Luego, coloquen una pastilla efervescente en cada vaso al mismo tiempo y observen cuidadosamente lo que ocurre en cada caso.
Durante la actividad, presten atención a:
- cuál pastilla se disuelve más rápido;
- en qué vaso hay más burbujas o agitación;
- cómo cambia el comportamiento del sistema en cada temperatura.
Después de observar, respondan las siguientes preguntas:
- ¿En cuál de los tres vasos creen que el sistema alcanza una mayor entropía durante la disolución? ¿Por qué?
- ¿Cómo influye la temperatura en la rapidez con la que ocurre el proceso?
- Si un sistema tiende naturalmente a pasar de un estado más ordenado a uno más disperso, ¿cómo ayuda este experimento a comprender la segunda ley de la termodinámica?
Ingresa al simulador indicado (solamente el primer simulador) y trabaja con los valores de temperatura propuestos, manteniendo fijo el valor de Q=500 J en todos los casos.
En cada situación, registra los valores de entropía de cada cuerpo, anota la entropía total mostrada por el simulador y realiza el cálculo correspondiente.
Luego, analiza cada caso y determina si el proceso es reversible, no permitido o permitido pero irreversible.
Finalmente, completa los datos y cálculos solicitados en la hoja guía de laboratorio.
200 minutos para desarrollar la etapa
Para esta actividad, necesitaras:
- 3 vasos con agua
- Agua caliente, temperatura ambiente, y fría
- Hielos con colorante
Coloca un cubo de hielo en cada vaso al mismo tiempo y observa cuidadosamente lo que ocurre en cada caso.
Durante la actividad, registra:
- En cuál vaso el hielo se derrite más rápido;
- Qué cambios se observan en cada sistema con el paso del tiempo;
- Cómo evolucionan los tres vasos hacia un estado más uniforme.
Después, responde:
- ¿En cuál vaso el cambio ocurrió más rápido y por qué?
- ¿Cómo evidencia este experimento que los sistemas tienden a disminuir su orden con el tiempo?
- ¿Qué relación tiene lo observado con la idea de que, en la mayoría de los procesos naturales, la energía tiende a dispersarse?
IMPORTANTE:
No se evaluará solo la descripción de lo observado, sino tu capacidad para interpretar el cambio del sistema, reconocer la tendencia natural hacia un estado más uniforme y relacionarlo con la destreza trabajada.
15 minutos para desarrollar la etapa
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares
Principio II: Pautas 6.1 – 6.3 – 6.4
Principio III: Pautas 7.1 – 8.1 – 9.1
ALUMNO 1: Constante monitoreo. Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 2: Constante monitoreo, Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 3: Constante monitoreo. Corroborar que el contenido entregado en clase haya sido comprendido por la estudiante mediante retroalimentación.