Energía Del Sol
Análisis practico que introduce conceptos científicos sobre la energía solar a los estudiantes
Nivel Del Curso:
n
Enseñanza Elemental
Temas:
n
Ciencia
n
Estudios sociales
nMatemáticas
nLenguaje
ENERGY SOURCES
GENERAL ENERGY
E
GUÍA DEL MAESTRO
Consejo Asesor de Maestros
Impreso en papel reciclado
La Declaración de Intenciones de NEED
La misión del proyecto de NEED es para fomentar una sociedad que sea consciente y más educado sobre la energía; así haciendo contactos entre estudiantes, educadores, negocios, el gobierno y líderes de las comunidades para diseñar y producir programas objetivos de la educación de energía.
La Declaración de Intenciones del Consejo Asesor de Maestros
En soporte del grupo NEED, El Consejo Asesor de Maestros Nacional (TAB) está dedicado a desarrollar y fomentar un programa de estudios y entrenamiento de energía a base de los estándares nacionales.
Permiso para copiar
Los materiales de NEED pueden ser reproducidos para propósitos educacionales que no son comerciales.
Energy Data Used in NEED Materials
NEED believes in providing the most recently reported energy data available to our teachers and students. Most statistics and data are derived from the U.S. Energy Information Administration’s Annual Energy Review that is published in June of each year. Working in partnership with EIA, NEED includes easy to understand data in our curriculum materials. To do further research, visit the EIA website at www.eia.doe.gov. EIA’s Energy Kids site has great lessons and activities for students at www.eia.doe.gov/kids.
Shelly Baumann Rockford, MI Constance Beatty Kankakee, IL Sara Brownell Canyon Country, CA Amy Constant Raleigh, NC Joanne Coons Clifton Park, NY Nina Corley Galveston, TX Regina Donour Whitesburg, KY Darren Fisher Houston, TX Linda Fonner New Martinsville, WV Viola Henry Thaxton, VA Robert Hodash Bakersfield, CA Linda Hutton Kitty Hawk, NC Michelle Lamb Buffalo Grove, IL
Barbara Lazar Albuquerque, NM Robert Lazar Albuquerque, NM Mollie Mukhamedov Port St. Lucie, FL Don Pruett Sumner, WA Larry Richards Eaton, IN
Joanne Spaziano Cranston, RI Gina Spencer Virginia Beach, VA Tom Spencer Chesapeake, VA Patricia Underwood Anchorage, AK Jim Wilkie Long Beach, CA Carolyn Wuest Pensacola, FL Wayne Yonkelowitz Fayetteville, WV
Indice Temático
¡ Correlaciones a los Estándares Científicos 4
¡ Guía del Maestro 6
¡ Explicación de cómo funciona una Célula PV 11
¡ Transparencias originales
¡ Transparencia 1: Efecto Invernadero 12
¡ Transparencia 2: El Ciclo del Agua 13
¡ Transparencia 3: El Ciclo de Aire 14
¡ Transparencia 4: Formación de Carbón 15
¡ Transparencia 5: Formación de petróleo y gas 16
¡ Transparencia 6: Termómetro F/C 17
¡ Transparencia 7: Radiómetro 18
¡ Transparencia 8: Fotosíntesis 19
¡ Hojas de soluciones para las hojas
de Termómetro y Radiómetro 20
¡ Hojas de soluciones para las hojas
de ejercicios de los estudiantes 21
¡ Reglas para seguridad en el laboratorio 22
¡ Forma de Evaluación 23
Energía Del Sol
MATERIALES NECESARIOS
¡ Un recipiente llano con agua
¡ Papel fuerte en colores rojo, blanco y negro
¡ Papel de copiar blanco
¡ Cinta
¡ Tijeras
¡ Comida para cocinar en el horno solar
¡ Film transparente
¡ Cajas de cartón (12 x 12 x 12)
MATERIALES EN EL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR
¡ La colección para la clase de las Guías del Estudiante
¡ 12 Termómetros F/C para los estudiantes *
¡ 4 radiómetros
¡ 2 globos solares con cuerda
¡ 2 hornos solares con un termómetro del horno
¡ 4 Juegos de Casas Solares
¡ 4 plásticos transparentes
¡ Arcilla
¡ Un paquete de 40 de papel NaturePrint®
CUESTA DEL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR: $350
*Los termómetros para los estudiantes incluidos en los juegos de artículos solares contiene alcohol en vez de mercurio para mayor seguridad
1. Sistemas, orden y organización
1.a El objetivo de ese estándar es pensar y analizar desde el punto de vista de sistemas, que ayudara los estudiantes en seguir con atención masa, en- ergía, objetos, organismos, y sucesos que están remitidos en los significados estándares .
1.b Ciencia presume que el comportamiento del universo no es caprichoso, que la naturaleza es igual por todas partes, y que es comprensible y con- stante. Los estudiantes pueden desarrollar una comprensión de orden – o regularidades –en sistemas, y por extensión, el universo; entonces puedan desarrollar la comprensión de leyes básicas, teorías, y modelos que puedan explicar el mundo.
1.c Usando conocimiento para identificar y explicar observaciones, o cambios, antes que pasen, se llama predicción. El uso de matemáticas, especial- mente probabilidades, tiene en cuenta gran o menor certidumbre de predicción.
1.d Orden – el comportamiento de unidades de materias, objetos, organismos, o sucesos en el universo – puede estar descrito según las estadísticas.
1.e Probabilidades es la certitud relativo (o sin certitud) que individuales puedan asignar a eventos selectivos pasando (o no pasando) en un tiempo ó espacio especifico.
1.f Tipos y niveles de organización proporcionan maneras útiles de pensar en el mundo.
2. Evidencia, Modelos y Explicación
2.a Evidencia consiste de observaciones y datos que es la base para formar las explicaciones científicas. Usando evidencia para entender interacciones permite que individuales puedan predecir cambios en los sistemas naturales y diseñados.
2.b Modelos son planes o estructuras tentativas que corresponden a objetos, eventos, o clases de eventos reales, y que tienen un poder de explicar. Mod- elos ayudan a los científicos e ingenieros en entender cómo funcionan las cosas.
2.c Explicaciones científicas incorporan conocimiento científico que existe y evidencia nueva de observaciones, experimentos, o modelos en declara- ciones lógicos que son consistentes internamente. Mientras los estudiantes desarrollan y empiezan de entender más conceptos y procesos científi- cos, sus explicaciones deben ser más sofisticados.
3 Cambio, Constancia y Medidas
3.a Aunque casi cada cosa esta en el proceso de cambio, algunos propiedades de objetos y procesos tienen características de constancia; por ejemplo, la rapidez de luz, la carga de un electrón, y la masa total más energía del universo.
3.b La energía puede estar transferido y materia puede estar cambiado. Sin embargo, cuando esta medida, la suma de energía y materia en las sistemas, y por extensión en el universo, sigue igual.
3.c Cambios puedan ocurrir en las propiedades de materiales, posición de objetos, moción, y la forma y función de sistemas. Interacciones dentro y entre sistemas resulta en cambio. Puede medir y determinar la cantidad de cambios en sistemas. Las matemáticas son esenciales para medir cambio precisamente.
3.d Diferentes sistemas de medidas están utilizados por diferentes objetivos. Un parte importante de medidas es entendiendo cuando usar cual sistema.
1. Habilidades Necesarias para efectuar Investigación Científico
1.a Preguntar sobre objetos, organismos, y eventos en el medio ambiente.
1.b Planificar y realizar una investigación sencilla.
1.c Utilizar equipo e instrumentos simples para juntar datos y extender los cinco sentidos.
1.d Usar datos para construir una explicación razonable.
1.e Comunicar investigaciones y explicaciones.
2. Acuerdos sobre investigación científico
2.c Instrumentos simples como lupas, termómetros, y reglas proporcionan más información que solamente usando los cinco sentidos.
Correlaciones a los Estándares Nacionales de Ciencia
Processos y Conceptos Unificantes
Estándar Elemental A: Ciencia Como Indagación
Los estándares imprimidos en negritas son los enfatizados en la unidad
Correlaciones a los Estándares Nacionales de Ciencia
1. Propiedades de Objetos y Materiales
1.a Los objetos tienen muchas características observables, incluyendo tamaño, peso, forma, color, temperatura, y la habilidad de reaccionar con otras sustancias. Las características pueden ser medidas usando instrumentos como reglas, básculas, y termómetros.
2.b Objetos están construidos de una o más materiales, como papel, madera y metal. Objetos pueden ser descritos por las propiedades de los materiales de que están hechos, y se puede usar esas propiedades para separar o clasificar un grupo o materiales.
3. Luz, Calor, Electricidad, Magnetismo
3.a Luz viaje en una línea derecha hasta que choca contra un objeto. Luz puede ser reflejado en un espejo, refractado por un lente, o absorbido por un objeto.
3.b Hay muchas formas en que se puede producir calor, como quemando, frotando, o mezclando una sustancia con otra. Calor puede fluir de un objeto al otro por conducción.
Estándar Elemental B: Ciencias Físicas
1. Objetos en el Cielo
1.a El sol proporciona la luz y calor necesario para mantener la temperatura del mundo.
Estándar Elemental D: Ciencias Terrestres y Astronomía
2. Acuerdos sobre Ciencia y Tecnología
1.a Los seres humanos siempre tenían preguntas sobre su mundo. Utilizando las ciencias es una manera de resolver preguntas y explicar el mundo natu- ral.
2.b La gente siempre tenían problemas e inventaban herramientas y técnicas para solucionar los problemas.
2.e Herramientas ayudan a los científicos en hacer mejor observaciones, medidas, y equipo para investigaciones. Les ayudan a los científicos en mirar, medir, y hacer cosas que no pudieran ver, medir o hacer por otras maneras.
Estándar Elemental E: Ciencia y Tecnología
Los estándares imprimidos en negritas son los enfatizados en la unidad
2. Transferencia de Energía
1.a La energía es una propiedad de muchas sustancias y está asociado con calor, luz, electricidad, moción mecánico, sonido, núcleo, y la naturaleza de una química.
2.b La energía esta transferido por muchas maneras.
2.c El calor mueve en maneras constantes, fluye desde objetos más calientes a los que son fríos, hasta que los dos llegan a la misma temperatura.
2.d La luz interactúa con materia por transmisión (incluyendo refracción), absorción, o dispersión (incluyendo reflejo).
2.e Los circuitos eléctricos proporcionan una manera de transferir energía eléctrica.
2.g El sol es la mayor fuente de energía para cambios a la superficie de la tierra. El sol pierde energía por culpa de emitir luz. Una porción pequeña llegara a la tierra, transfiriendo energía desde el sol hasta la tierra. La energía del sol llega en forma de luz visible con una variedad de longitud de ondas.
Estándar Intermedio – B: Ciencias Físicas
Conocimientos
Los estudiantes usan textos de no ficción y análisis practico para desarrollar una comprensión básica de energía solar.
Conceptos
Reacciones nucleares dentro del sol producen una cantidad enorme
de energía, algún en forma de energía radiante que viaje en el espacio a la tierra.
Casi todo de la energía que hay en la Tierra venía del sol. Solamente las
energías geotermal, nuclear, y de marea no son.
La energía solar hace que la vida sea posible en la Tierra porque hay el
efecto invernadero.
Usamos energía solar para ver.
Por el proceso de fotosíntesis, las plantas convierten la energía del
sol en energía química para proporcionar comida para crecimiento y vivir.
Hidrocarburos y biomasa contienen energía química de plantas y
animales que usamos para producir calor y luz.
Energía radiante del sol corre el ciclo de agua y produce viento.
Es difícil capturar la energía del sol porque esta por todos partes –
no está concentrado en ningún sitio solamente. Podemos capturar la energía solar con colectores solares que convierten la energía en calor.
Las células fotovoltaicas (PV) convierten la energía radiante
directamente en electricidad.
Tiempo
Ocho periodos de 30 minutos.
Procedimiento
Paso Uno – Preparación
Se pone familiarizado con las Guías del Estudiante y Maestro, y con los
materiales en el juego de artículos solar.
Haz copias de las transparencias que quiere usar de los originales en
las páginas 12 – 19. El juego de artículos solar incluye transparencias.
Colecciona las materiales que no están incluidos en el juego de
artículos solar. Mira la Lista de Materiales en la página 3 para cuales materiales no están incluidos en el juego de artículos solar.
Repasa las Reglas de Seguridad en el Laboratorio en la página 22.
Guía del maestro
Análisis practico que introduce los estudiantes de enseñanza elemental a los conceptos básicos de energía solar
Guía del maestro
Análisis practico que introduce los estudiantes de enseñanza elemental a los conceptos básicos de energía solar
Que es Energía?
La energía es la habilidad de trabajar, el poder de causar un cambio. Cada cosa que pasa en este mundo es parte de un cambio, un intercambio de energía por alguna manera. La cantidad de energía que existe en el universo nunca cambia, siempre es lo mismo. Cuando usamos energía no podemos ‘gastarla’ de todo, convertimos una forma de energía a otras formas. Normalmente la conversión de energía produce calor, lo que es considerado la forma más básica de energía, porque se disipa en los alrededores y es difícil de capturarlo y utilizarlo otra vez. Energía esta categorizado por varias maneras – por las formas en que esta y por lo que hace - los cambios que hace y los efectos que podemos ver o sentir o medir.
Lo Que Hace Energía
Energía está reconocido por las siguientes maneras:
¡ Energía es luz
Energía produce luz - el movimiento de energía en ondas transversos o rayos -energía radiante.
¡ Energía es calor
Energía produce calor – el movimiento de los átomos y moléculas en substancias -energía termal.
¡ Energía es sonido
Energía produce sonido – las vibraciones de substancias de acá para allá en las ondas longitudinal.
¡ Energía es moción
Energía produce moción – energía cinética.
¡ Energía es crecimiento
Energía es necesario para que las células pueden reproducir - energía química almacena en los enlaces de los alimentos nutritivos.
¡ Energía es es la electricidad que corre la tecnología
El movimiento de los electrones de un átomo a otro átomo.
Formas de Energía
Energía está reconocido de muchas formas, todas son del tipo potencial o cinético:
Energía Termal (Calor) Energía Mecánica (Moción)
Energía Química (Energía en madera, Combustibles fósiles)
Energía Eléctrica (Electricidad, Relámpago)
Energía Nuclear (Fisión, Fusión)
Energía Radiante (Luz, Rayos-X)
Sonido (Moción)
Actividad 1: Introducción a la Energía Solar
60 MINUTOS ENTRE DOS DIAS OBJETIVO
Aprender sobre la energía solar leyendo y completando las hojas de ejercicios.
Presenta energía solar como el tema de explorar y haz una lista de las
cosas que los estudiantes conocen sobre energía solar. Escribe sus ideas en la pizarra.
Distribuir las Guías del Estudiante a los estudiantes y diles que
escriben sus nombres en la primera página.
Haz que los estudiantes leen la información (en las paginas 3 -10 en
la Guía del Estudiante) o lee esa información con / a los estudiantes, dependiente del nivel de curso de la clase. Usa las transparencias para ayudar en explicar el efecto invernadero, el ciclo del agua, como forma el viento, fotosíntesis, y la formación de combustible fósil. Las ilustraciones gráficas en la Guía del Estudiante están diseñadas para que los estudiantes más jóvenes puedan colorarlas.
Haz que los estudiantes completan las hojas de Energía Solar y El
Viento y Agua (pp. 11-12 en la Guía del Estudiante) para reforzar los conceptos nuevos y el vocabulario.
Actividad 2: Energía Solar Transforma en Calor y Moción | 30 MINUTOS
MATERIALES EN EL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR
12 termómetros y 4 radiómetros
MATERIALES NECESARIOS
Papeles de los colores negros y de blancos, cortado en cuadros de 2” por 2 “
OBJETIVOS
Aprender leer un termómetro usando Fahrenheit y Celsio.
Aprender que la energía radiante puede ser reflejada y absorbida por objetos. Cuando objetos la absorben, algo de la energía radiante se convierte en calor.
Abre página 13 de la Guía del Estudiante. Usa la Transparencia Termómetro 6 para explicar cómo leer un termómetro usando Fahrenheit y Celsio. Haz que los estudiantes llenan los tubos de los termómetros en la hoja de ejercicios al nivel de donde leían el grado Fahrenheit, después escriben el correspondiente grado del Celsio en
Abre página 14 de la Guía del Estudiante. Prepara cuatro centros en
sitios soleados, en cada uno pon tres termómetros y trozos de papel negro y papel blanco.
Explicar el procedimiento y haz que los estudiantes completan la
exploración. Repasar la hoja de ejercicios con los estudiantes para asegurar que entienden que:
Objetos blancos normalmente reflejan energía radiante.
Objetos negros normalmente absorben energía radiante.
Cuando la energía radiante se absorbe por objetos, algo esta convertido en calor.
Abre página 15 de la Guía del Estudiante. Pon un radiómetro en cada
centro.
Explicar el procedimiento, enfatizando que el radiómetro está
hecho de cristal y puede romper fácilmente. Haz que los estudiantes completan la exploración.
Usando la Transparencia Radiómetro 7, repasar la hoja de ejercicios
con los estudiantes para asegurar que entienden que:
Las veletas negros absorben más energía que las blancas.
El radiómetro es un vacio parcial con pocas moléculas de aire.
Las moléculas de aire en el radiómetro mueven y saltan contra las veletas negras con más fuerza porque las veletas negras tienen más energía.
La fuerza de las moléculas de aire saltando contra las veletas negras empuja las veletas negras y hace que el radiómetro gira en la dirección en el sentido de las agujas del reloj.
Guía del maestro: Energía Solar
Energía solar es energía que proviene del sol. El Sol es una bola gigante formada de los gases hidrógeno y helio. En el interior del sol hay enorme calor y presión que causa que los núcleos de dos átomos hidrógenos se combinaran, produciendo un átomo de helio por un proceso que se llama fusión. Durante fusión, la energía nuclear transforma en energía termal (calor) y energía radiante. La energía radiante emite del sol en todas direcciones y algo llega a la Tierra. Energía radiante es energía que viaja en forma de ondas electromagnéticas o rayos. Energía radiante incluye luz visible, rayos-x, rayos infrarrojos, microondas, rayos gamma, y otros. Estos rayos contienen diferentes cantidades de energía dependiendo de su longitud de onda. Lo más corta el longitud de onda la más energía que contiene.
Actividad 3: Energía Solar Puede Causar Reacciones Químicas | 30 MINUTOS
MATERIALES EN EL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR
Un trozo de papel de Nature Print® por cada estudiante
MATERIALES NECESARIOS
Papel blanco, papel rojo, un recipiente llano con agua, tijeras por cada estudiante
OBJETIVOS
Aprender que la energía solar puede causar cambios químicos cuando se absorbe por los objetos.
Abre página 16 de la Guía del Estudiante.
Explicar el procedimiento y haz que los estudiantes completan la
exploración. Repasar la hoja de ejercicios con los estudiantes para asegurar que entienden que:
Energía solar puede causar una reacción química cuando se absorbe por los objetos.
Reacciones químicas pueden producir un cambio de color.
Actividad 4: Energía Solar Transforma En Calor Y Moción | 30 MINUTOS
MATERIALES EN EL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR
Dos globos solares con cuerda
OBJETIVOS
Aprender que el aire se expande cuando se calienta – las
moléculas ganan energía y muevan uno contra otro con más y más fuerza, empujando por fuera cada uno.
Aprender que el aire se eleva porque es menos denso – hay menos moléculas por volumen que en el aire alrededor.
Abre página 17 de la Guía del Estudiante Explicar el procedimiento a
los estudiantes, ir por fuera y ¡divertiros! Los globos deben funcionar en cualquier día clara con sol, aunque hace frio. Evita días cuando hay mucho viento porque es difícil de distinguir si es el sol o el viento que está elevando el globo.
Repasar la actividad con los estudiantes, poniendo en correlación
con cómo se produce viento, para asegurar que entienden que:
Objetos negros absorben la energía solar
Cuando se absorbe la energía solar, algo se convierte en calor
Aire caliente es menos denso y se eleva
Actividad 5: Cocinando con Energia Solar
30 MINUTOS
MATERIALES EN EL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR
Dos hornos solares con un termómetro del horno
MATERIALES NECESARIOS
Comida para cocinar en el horno solar – galletas de choco-chip son buenos
OBJETIVOS
Aprender que materiales brillantes reflejan la energía solar Aprender cocinar con un horno solar
Abre página 18 en la Guía del Estudiante. Explicar el procedimiento
a los estudiantes, ir por fuera y cocinar un bocado. Los hornos funcionan aunque hace mucho frio si los cubre en film transparente.
Haz que los estudiantes miden la temperatura del horno solar con el termómetro.
Repasar la actividad con los estudiantes para asegurar que entienden
que:
Los lados brillantes del horno solar reflejan la energía solar a la comida.
La comida absorbe la energía solar y la convierte en calor que se usa para cocinar la comida.
Energía Solar
Información Para el Maestro: Células Fotovoltaicas (PV)
Fotovoltaico (PV) proviene de las palabras foto que quiere decir luz y voltio, una medida de electricidad. Las células PV están hechas de un trozo delgado de silicona, la substancia principal en arena, y la substancia segundo más común de la tierra. Un lado de la silicona tiene una adición de un poco de boro y eso le da la tendencia de atraer electrones. Eso se llama el tipo-p (p-type) porque es una tendencia positiva. El otro lado de la silicona tiene la adición de una cantidad pequeña de fósforo, eso le da un exceso de electrones. Eso se llama el tipo-n (n-type) porque tiene la tendencia de abandonar los electrones. Después de que los dos lados de la silicona están modificados químicamente, algunos electrones del tipo-n fluyen al tipo-p y un campo eléctrico forma entre los dos capas. El tipo-p ya tiene una carga negativa y el tipo-n ya tiene una carga positiva.
Cuando la célula PV está puesta en el sol, la energía radiante vigoriza los electrones libres. Si un circuito está hecho conectando los dos lados, los electrones fluyen por el alambre del tipo-n al tipo-p. La célula PV está produciendo electricidad – los electrones están fluyendo. Si una carga como una bombilla estará puesta en el alambre, la electricidad hará trabajo mientras fluye. La conversión de sol en electricidad ocurre en silencio e instantemente. No hay ningún parte mecánico para gastarse. (Mira el diagrama en la próxima pagina por un explicación gráfico de cómo funciona una célula PV).
Actividad 6: Convirtiendo Energía Solar en Electricidad | 30 MINUTOS
MATERIALES EN EL JUEGO DE ARTÍCULOS SOLAR
Cuatro Juegos de Casas Solares, plástico transparente, arcilla
MATERIALES NECESARIOS
Cuatro cajas de cartón, papel negro, cinta, tijeras
OBJETIVOS
Aprender que las células PV convierten la energía solar en electricidad.
Aprender que la electricidad puede producir luz y moción
Abre página 19 de la Guía del Estudiante. Prepara cuatro centros,
cada uno con su propio Juego de Casa Solar, un trozo de plástico transparente, un trozo pequeño de arcilla, tijeras y cinta. También puedes tener crayones y rotuladores de colores para que los estudiantes puedan colorear las cajas de cartón para que se ve como casas. Dividir la clase en cuatro grupos.
Explicar el procedimiento a los estudiantes, enfatizando que todos los
estudiantes en cada grupo deben tener una oportunidad de ayudar
con la actividad. (Como alternativo, cada estudiante puede hacer su propia casa y tocan turnos instalando el equipo PV). Asigna cada grupo de estudiantes a un centro y haz que completan la actividad.
Para los estudiantes mas joven, está recomendado que tenga un ayudante adulto en cada centro para asistir a los estudiantes con esta actividad.
Repasar la actividad con los estudiantes para asegurar que entienden
que:
Un colector solar convierte la energía solar en calor Una célula PV cambia la energía solar en electricidad Electricidad puede producir luz y moción
Actividad 7: Opcional Células PV en la Escuela
30 MINUTOS OBJETIVO
Aprender sobre el uso de las células PV en la escuela.
Haz que el director de energía para la escuela o el director del
edificio enseña al sistema PV que hay en la escuela a los estudiantes y explica como el sistema ayuda a la escuela en reducir sus gastos de energía. Si el sistema esta medida aparte, los estudiantes más viejos pueden vigilar el uso de electricidad para determinar cuánto electricidad el sistema está produciendo, manteniendo un diario de las condiciones del tiempo y la cantidad de electricidad que está producido cada día. Mira la actividad Monitoring & Mentoring Meter Reading (Vigilando & Enseñando Leer un Contador) producido por NEED por más información.
