LA OLLA BRUJA Y
LA ENSEÑANZA DE
LA FÍSICA EN LA
ESCUELA.
Propuesta de enseñanza
de Inicial a 6º año.
RECURSO: OLLA
BRUJA
¿
Qué es?
Es una cocina por acumulación de calor de
construcción casera.
Es básicamente un termo donde se coloca
una olla con el alimento previamente
hervido para que termine allí de cocinarse.
La “magia” está en completar la cocción
del
alimento
y
economizar
energía
haciendo uso del calor contenido en el
propio alimento.
Es además una solución idónea para
reducir el consumo de energía sin
afectar los niveles de confort, a la vez
que ofrece soluciones favorables tanto
desde el punto de vista ecológico
como
económico
(reducción
de
emisiones de GEI, reducción de las
cuentas de energía, alimentación más
saludable, etc.).
POSIBLES PROPUESTAS DE
ENSEÑANZA.
Desde la ciencia:
En BIOLOGÍA se puede trabajar desde la nutrición y la salud en los humanos.
En QUÍMICA permite trabajar los estados de agregación, los cambios de estado, los sistemas, las propiedades intensivas, propiedades macroscópicas de la materia.
En FÍSICA podemos abordar las propiedades de los materiales, los cambios de temperatura, la diferencia entre calor y temperatura, la transferencia de energía por calor, la energía y su conservación, la energía interna de los sistemas.
POSIBLES PROPUESTAS DE
ENSEÑANZA.
Desde las ciencias sociales:
En HISTORIA permite trabajar la sucesión y ordenación del tiempo en las actividades cotidianas, las culturas amerindias que usaron artefactos parecidos, las guerras mundiales en las que también se usaron las cocinas por retención, la dependencia económica.
En GEOGRAFÍA abordaremos los usos de las tecnologías, la comunidad local, las actividades productivas artesanales, el uso responsable de los bienes ambientales, el cambio climático, el efecto invernadero, la desigualdad social y el acceso a la energía.
POSIBLES PROPUESTAS DE
ENSEÑANZA
.
En MATEMÁTICA se puede trabajar todo lo relacionado con las recetas (precios, cantidades, calorías). También la medición de los intervalos de tiempo y de las temperaturas y su registro en gráficas. Permite trabajar geometría en la construcción del aparato.
En LENGUAJE podemos abordar los textos instructivos con la receta o con la construcción de la olla, la lectura de artículos relacionados y escritura de folletos, etc.
Propuesta:
Construcción y uso de una olla bruja.
Actividad coordinada entre un grupo de 1º
y un grupo de 6º.
Contenidos programáticos:
1º: Las propiedades de los materiales, los
buenos y los malos conductores de
energía térmica.
6º: La energía y su conservación. La
energía interna de los sistemas, la energía
térmica y la temperatura.
CONSTRUCCIÓN DE LA OLLA.
SELECCIÓN DE MATERIALES.
Taller en 1º año. Materiales buenos y malos conductores de calor. Los alumnos seleccionan los malos conductores que actuarán de aislantes de la caja (madera o cartón, espuma plast, bolas de papel de diario, lana).
Se trabaja en 6º el concepto de calor como energía en tránsito para que le expliquen a los más chicos cómo funciona la olla.
A los docentes nos surgen las preguntas: - ¿Qué es la energía?
VAMOS A LO TEÓRICO:
¿ENERGÍA O ENERGÍAS?
“… en la física de hoy no sabemos lo que es la
energía”. R.P. Feynman
Y si en los ámbitos de la ciencia no se cuenta con una definición, ¿será posible dársela a los escolares?
Entonces pretendemos acercar a los niños al concepto desde lo cotidiano, desde las formas en que la energía se manifiesta. En esta propuesta es la energía térmica la que permite cocinar los alimentos en la olla bruja. Y esa energía llegó al alimento al proporcionarle calor.
LOS PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA.
Hay situaciones donde la ENERGÍA se TRANSFIERE ----pero se CONSERVA
Modelo corpuscular Estados de la materia Cambios de estado Calor y temperatura Equilibrio térmico Ley de conservación de la Energía.
Significado de ley natural. Concepto de fuente.
¿Qué diferencia hay entre TRANSFERIR y
TRANSFORMAR?
Y en general… se
DEGRADA. ¿Por qué en general y no siempre?
(Extraído de “…y sin embargo se puede enseñar ciencias naturales” Mª Dibarboure.)
¿QUÉ ES EL CALOR?
Es energía en tránsito que se transfiere de un objeto a otro cuando tienen contacto y cuando tienen energías térmicas diferentes. El calor es la energía térmica en tránsito. Es el desorden de energías cinéticas del movimiento aleatorio de los corpúsculos que forman una sustancia.
Le mostramos a los niños que el calor y el frío son conceptos que para la física no existen, son sensaciones. Para la física un cuerpo puede tener más o menos energía térmica.
La temperatura es la medida de esa energía térmica. Es una propiedad que describe la agitación de los corpúsculos de un cuerpo o sistema.
¿QUÉ ES EL CALOR?
Se debe distinguir también entre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energía que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica la energía cinética de sus moléculas.
El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.
VOLVEMOS A LA OLLA BRUJA
¿Cómo cocina?
Se basa en los conceptos antes explicados acerca de la energía térmica.
Se trata de un sistema aislado en el que no hay tránsito de energía térmica fuera del sistema, no hay calor negativo.
Repasemos:
Un sistema abierto: es cuando existe un intercambio de masa y de energía con los alrededores; es por ejemplo, un coche. Le echamos combustible y él desprende diferentes gases y calor.
Un sistema cerrado: es cuando no existe un intercambio de masa con el medio circundante, sólo se puede dar un intercambio de energía; un reloj de cuerda, no introducimos ni sacamos materia de él. Solo precisa un aporte de energía que emplea para medir el tiempo.
Un sistema aislado: es cuando no existe el intercambio ni de masa y energía con los alrededores; ¿Cómo encontrarlo si no podemos
interactuar con él? Sin embargo un termo lleno de comida caliente es una
aproximación, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energía (calor) salga de él.
Es en este sistema aislado en que el calor se concentra
en el alimento.
El movimiento corpuscular continua por mayor tiempo
que si el alimento tomara contacto con el aire y este le ganara energía.
Revisemos el principio de conservación de la
termodinámica:
Primera Ley de la Termodinámica
Esta ley se expresa como:
Eint = Q - W
Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)
Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.
¿QUÉ ES LA TERMODINÁMICA?
Es la rama de la Física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Como ciencia fenomenológica, la termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de las magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son sus principios, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que sólo puede hacerse de una determinada manera.
En el sistema aislado olla bruja la cocción del
alimento se efectiviza porque el calor no tiene
adonde escapar, no hay transferencia de
energía térmica posible.
El calor se concentra en el alimento.
Como los alimentos se cocinan a una
temperatura entre 60 y 100 ºC mientras la
temperatura de la olla se conserve entre estos
valores los alimentos se van a cocinar.
No importa que tipo de cocina se use para
iniciar la cocción de los alimentos (a gas,
eléctrica, a leña, a queroseno).
Se les propone a los alumnos de 6º construir la
olla bruja a partir de los materiales que los más
chicos
encontraron
que
eran
malos
conductores de calor.
Lo hicieron con una caja de cartón, cubierta por
dentro con bolas de papel y una galera
invertida de cartón que contenía la olla
esmaltada.
Arriba la cubrieron con un almohadón que
también actúa como aislante.
RECETARIO
Había que comenzar a cocinar para probar
cada receta y medir los tiempos de cocción de
los alimentos. Probamos y armamos esta tabla:
PARA TERMINAR…
Esta propuesta se basa en una secuencia de conceptos, no de actividades.
El problema inicial surge en el intento de cocinar sin la cocina y sin el sol (porque no siempre podemos cocinar en cocinas solares). Cuando empezamos a pensar en ollas brujas, nos enfrentamos a la selección de materiales aislantes.
La secuencia de conceptos entonces sería algo así: ENERGÍA
ENERGÍA TÉRMICA
EQUILIBRIO TÉRMICO
POR ÚLTIMO…
El reto de enseñar física en la escuela sólo tiene sentido si estamos convencidos de que estudiarla es la manera de ampliar la forma en
que se observa el mundo que nos rodea.
La ciencia y la tecnología son distintas entre sí. La ciencia se ocupa de reunir conocimientos y de organizarlos. La tecnología permite al hombre usar esos conocimientos para fines prácticos.
En este caso la olla bruja (tecnología) nos permite vivir la física.
En este recorrido tuvimos que arriesgarnos a los errores para que los conceptos físicos fueran comprendidos por los niños.
Sin dudas la física tiene que entrar a las aulas desde inicial a 6º y esta propuesta apunta a eso.
“¡Triste época la nuestra! Es más fácil desintegrar un átomo que un prejuicio”. - Albert Einstein (1879-1955)