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Energía térmica

Diagrama:
Ecuaciones para la energía térmica de gases, así como la variación en función de la temperatura de la respectiva capacidad calorífica molar a volumen constante.

La energía térmica o interna de una sustancia es la suma de las energías cinéticas de sus átomos y moléculas. Esta energía puede medirse en forma de temperatura. Si se aplica calor a la sustancia, aumenta la velocidad de las partículas y, con ello, la temperatura. En los gases moleculares, la contribución de calor, además del movimiento de traslación, puede provocar también la excitación de otras formas de movimiento (rotación y oscilación). Esto se expresa en el desarrollo escalonado de la capacidad calorífica molar (diagrama derecho). La capacidad calorífica molar de una sustancia indica cuánta energía se debe aportar para aumentar en 1 °C la temperatura de 1 mol de una sustancia. En las sustancias gaseosas se cumple: si las partículas de gas solo tienen movimiento lineal (traslación), la cantidad de calor que se debe aportar para aumentar en 1 °C la temperatura del gas permanece constante 3R/2. En el caso de los gases moleculares, las moléculas comienzan a rotar a partir de una determinada temperatura. En esta región (incremento lineal en el diagrama) es necesario aportar más energía para aumentar la temperatura en 1 °C, ya que la energía no se convierte solo en el movimiento de traslación, sino también en la excitación de la rotación. Cuando todas las partículas se hallan en rotación, la energía que se debe aportar para aumentar la temperatura en 1 °C vuelve a ser constante 5R/2. El incremento en la transición de la rotación a la oscilación puede explicarse de manera análoga.

Información e ideas:
La figura de conjunto resume el tema de la energía calorífica en el ejemplo de los gases. En la directriz "¿Qué es la energía?? figuran explicaciones exhaustivas y aclaraciones sobre el calor en cuerpos sólidos.

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Reconocimiento de voz: oración, sílaba, fonema

Diagrama:
Se presentan visualmente los componentes del habla, desde el fonema hasta la oración.


El gráfico muestra la curva osciloscópica de la oración hablada "Está lloviendo a cántaros? y extractos de las unidades de las que se compone el habla: oración, palabra, fonema.

Información e ideas:
El reconocimiento de la voz y la síntesis de la voz son temas de mucha actualidad en el campo de tecnología informática y de comunicaciones.

Hay disponible mayor información sobre este gráfico, como hoja informativa, en el portal de medios didácticos de la Siemens Stiftung.

Pertinente a la enseñanza de:
El cuerpo humano
Estructura y función de un órgano sensorial
Recepción de estímulos y procesamiento de información
Percepción sensorial

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Curva de presión de vapor y diagrama de fases del agua

Diagramas:
Se comparan las curvas de presión de vapor (diagrama p-V) y el diagrama de fases (diagrama p-T) del agua.


Si se calienta agua a 100 °C a presión atmosférica normal, ésta se convierte en vapor. Pero, ¿qué efecto tiene aumentar o disminuir la presión sobre la temperatura de vaporización?
La curva de presión de vapor (curvas T en el diagrama p-V a la izquierda) y el diagrama de fases (diagrama p-T a la derecha) contestan dicha pregunta. La presión de vapor es la presión a la cual la fase líquida y gaseosa están en equilibrio, es decir, el mismo número de moléculas que se evaporan se condensan nuevamente. Por encima de la temperatura crítica (se dan valores numéricos) el agua es siempre gaseosa, independientemente de la temperatura, y se la puede tratar como un gas real (ecuación de Van der Waals, fórmula provista). Para cada temperatura por debajo de la temperatura crítica hay una presión de vapor para la cual hay una zona bifásica (líquida y gaseosa). Se puede deducir, a partir del aumento pronunciado en las curvas en el intervalo de la fase líquida, que las sustancias líquidas son apenas compresibles.
No se ha de confundir la temperatura crítica con la temperatura del punto triple (véase el diagrama p-T). Esto caracteriza los valores de temperatura y presión a los cuales todas las fases (sólida, líquida y gaseosa) están presentes simultáneamente.

Información e ideas:
¿A qué temperatura hierve el agua en el Monte Everest? Las "tablas de presión de vapor? proveen información sobre esto. También sería interesante referirse a los puntos de transición de fases como puntos críticos de temperatura. En la transición de la fase líquida a la gaseosa la energía aplicada no causa inicialmente un aumento de la temperatura. Lo mismo es pertinente a la fusión del hielo. No es sino hasta que toda el agua se ha evaporado o fundido que la temperatura aumenta.

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Señal de voz: palabra individual

Diagrama:
Captura de pantalla de la curva oscilográfica de la palabra hablada "perros?.


Los sonidos del habla son señales sonoras fluctuantes donde la composición de las frecuencias cambia constantemente.
Traslapo aperiódico de partes periódicas. A diferencia de los ruidos, algunos de los cuales tienen curvas de frecuencia similares, el sonido del habla siempre es portador de significado o de mensajes enviados por el hablante. Otros ruidos (como el chasquido de labios, sisear, ritmos y tono básico) son típicos del individuo (huella dactilar acústica) pero no esenciales para el contenido del habla.

Información e ideas:
Suplemento a hojas de trabajo y transparencias.

Pertinente a la enseñanza de:
Sonido/acústica: parámetros
Vibraciones y ondas
Comunicación y comprensión

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Difracción del sonido

Figura:
La difracción es una característica típica de las ondas sonoras cuando éstas encuentran un obstáculo.

La difracción de las ondas sonoras es un mecanismo físico que asegura la entrada de éstas en sombras acústicas.
Eso significa que el sonido es audible en áreas que están separadas de la incidencia directa del sonido, tal como detrás de obstáculos.

Información e ideas:
Se puede demostrar la difracción de la luz cuando un haz de rayos paralelos de luz monocromática se dirige a una abertura pequeña. Una pantalla colocada detrás de la abertura da una figura de difracción (franjas brillantes y oscuras que pierden intensidad mientras más alejadas están). Con el sonido, una referencia directa al mundo diario de los estudiantes es aún más fácil: ¿por qué pueden oír ruido de una calle frente a un edificio aun cuando ustedes están detrás del edificio?
Hay disponible mayor información sobre este gráfico, como hoja informativa, en el portal de medios didácticos de la Siemens Stiftung.

Pertinente a la enseñanza de:
Sonido/acústica: parámetros
Vibraciones y ondas

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Cóclea: vista general

Figura etiquetada:
La cóclea con la ubicación del vestíbulo, la ventana oval y la ventana redonda. Para ayudar a entender dónde entra y sale el sonido de la cóclea.


La cóclea consiste de un conducto espiral que aparece en tres compartimentos en la sección. La parte que conduce hacia arriba se denomina rampa vestibular y comienza en la ventana oval.

Entre la rampa vestibular y la rampa timpánica hay un tubo membranoso que también está lleno de líquido. Es aquí donde el órgano del oído real, el órgano de Corti, está ubicado.

Información e ideas:
Se lo puede utilizar en una hoja de trabajo para trabajo conjunto en un proyector digital o como transparencia.
Hay disponible mayor información sobre este gráfico, como hoja informativa, en el portal de medios didácticos de la Siemens Stiftung.

Pertinente a la enseñanza de:
Estructura y funciones de un órgano sensorial
Recepción de estímulos y procesamiento de información
Funciones de los sentidos

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Anatomía (humana) Gráfico Oído

Sprachen

Spanisch

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Ahorro de energía como fuente de energía

Diagrama esquemático:
Esta visión general muestra a partir de una selección de ejemplos que el ahorro de energía sí se puede mencionar como "fuente de energía?.

Sobre la base de cinco ejemplos de la vida cotidiana (generación de electricidad y calor, distribución de energía, construcción, iluminación, transporte) se muestra cómo el ahorro de energía conserva el consumo de las fuentes de energía (primaria o secundaria) individuales.

Indicaciones e ideas:
Los alumnos pueden luego buscar otros ejemplos. ¿Qué tan importante es el ahorro de energía en relación con la escasez general de recursos? ¿Se lo puede equiparar aproximadamente con el desarrollo de fuentes de energía renovables?


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"Acaparador de energía? en la producción de alimentos

Gráfico, interactivo: Muestra las etapas de producción de un alimento hasta su consumo, con los respectivos requerimientos de energía y el potencial de ahorro de energía. Hasta que un alimento producido industrialmente llegue a nuestros platos, por lo general ya ha recorrido un largo camino. Esto es seguido gráficamente usando como base un alimento elegido como ejemplo (alitas de pollo). Para cada paso se muestra para qué se necesita energía y a través de cuáles medidas se puede reducir su consumo. Entre otros, los aminoácidos sintéticos son mencionados como opción para el ahorro de energía. Todos los aminoácidos esenciales (por ejemplo, la metionina) ahora se producen sintéticamente y ahorrarían como forraje hasta un 95% de energía en comparación, por ejemplo, con la soya. Por otra parte se reducirían el consumo de agua dulce y la contaminación con fertilizantes y pesticidas. Pueden ser discutidas otras posibilidades de ahorro. Indicaciones e ideas: Dado que en este medio el consumo de energía se enmarca en un contexto de producción de alimentos y de consumo, se ofrece una consideración sobre los patrones de consumo propios. Los alumnos y alumnas deben concebir una dieta para un día que consuma la menor cantidad de energía posible para la producción, el transporte, el consumo y la eliminación de residuos. Aquí puede variar la gama de consideraciones desde los posibles productos naturales hasta los productos totalmente elaborados sintéticamente. Como elemento de reflexión para los estudiantes resulta también adecuada la película de animación "La carne y la sostenibilidad?.


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Energía de excitación de una molécula de agua

Diagrama:
El agua puede absorber energía térmica como vibraciones o movimiento de sus moléculas. Este contenido de energía depende del estado físico: el vapor contiene más energía que el agua líquida, por ejemplo.


El material que nos rodea adopta estados físicos diferentes según la presión y la temperatura (en Kelvin): sólido, líquido o gaseoso. Esto también es pertinente al agua: durante un cambio de fase de sólido a líquido y de líquido a gas, respectivamente, la energía de las moléculas de agua aumenta sin un aumento de temperatura: el diagrama del agua muestra mesetas. Los valores de estas mesetas son aproximadamente 6 kJ/mol (calor de fusión) y 40,7 kJ/mol (calor de vaporización) respectivamente.

Información e ideas:
Ideal para explicar el equilibrio de fases.

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El habla como una señal sonora altamente compleja

Figura:
Curva oscilográfica de la oración hablada "Está lloviendo a cántaros?.


Los sonidos del habla son señales sonoras fluctuantes donde la composición de las frecuencias cambia constantemente.
Traslapo aperiódico de partes periódicas. A diferencia de los ruidos, algunos de los cuales tienen curvas de frecuencia similares, el sonido del habla siempre es portador de significado o de mensajes enviados por el hablante. Otros ruidos (como el chasquido de labios, sisear, ritmos y tono básico) son típicos del individuo (huella dactilar acústica) pero no esenciales para el contenido del habla.

Información e ideas:
Suplemento a hojas de trabajo y transparencias.

Pertinente a la enseñanza de:
Sonido/acústica: parámetros
Vibraciones y ondas
Comunicación y comprensión