informe fisica final

CONSTRUCCIN DE UNA PILA GALVNICA DE VINAGRE COMO MTODO EXPERIMENTAL DE ENSEANZA EN CIENCIAS. J. DAZ1 , D. RODRIGUEZ, L. REYES, D. C. BEZ 1 Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas. Proyecto Curricular de Licenciatura en Biologa. carrera 3 # 26 A -40

Resumen Para la enseanza de las ciencias, es importante que el docente tenga en cuenta los estndares en ciencias que busca que los estudiantes desarrollen las habilidades cientficas y las actitudes requeridas para explorar fenmenos y para resolver problemas, a travs de bsqueda de respuestas a la pregunta como mtodo de aprendizaje. De acuerdo a lo anterior, con este informe se pretende ilustrar una respuesta prctica a una pregunta compleja pero fundamental acerca de los conceptos fsico-qumicos encerrados en un sistema electroqumico, cmo la construccin de una pila voltaica que consiste en una reaccin qumica que produce energa, permitiendo al mismo tiempo fijar en el estudiante el concepto de potencial elctrico. Se desarrollaron en horarios de laboratorio en cuatro tiempos, diferentes experimentos que pudieran tener como resultado el funcionamiento de un reloj a travs de la construccin de una pila galvnica de vinagre. ste experimento sirve tambin para preguntarse si es posible utilizar fuentes de energa alternas.

Palabras claves: enseanza, estndares de educacin en ciencias, electroqumico, vinagre.

Pila Galvnica, sistema

Abstract For teaching of science, it is important that teachers consider the standards in science that seeks to help students develop scientific skills and attitudes required to explore phenomena and to solve problems by finding answers to the question as learning method. According to the above, this report is to illustrate a practical response to a complex but fundamental questions about the physical and chemical concepts locked in an electrochemical system, as the construction of a voltaic pile consisting of a chemical reaction that produces energy, while allowing the student to fix the concept of electric potential. schedules were developed in the laboratory on four times, different experiments that could result in the operation of a clock through the construction of a galvanic cell of vinegar. This experiment also serves to ask whether it is possible to use alternate energy sources. Key Words: teaching, science education standards, galvanic cell, electrochemical system, vinegar. Introduccin.

Para la enseanza de las ciencias, es importante que el docente tenga en cuenta que es fundamental la pregunta como base del mtodo cientfico para aproximarse a un fenmeno concreto de la naturaleza. Esto est en consonancia con los estndares en ciencias. Para generar en el estudiante un inters por el acercamiento a conocimientos ms complejos, es necesario tener clara la parte disciplinar como lo referente a la didctica, propiciando en el estudiante un trabajo de integracin entre los conocimientos previos que maneja y los tpicos generados a travs de esta propuesta didctica. De acuerdo a lo anterior, con este informe se pretende ilustrar una respuesta prctica (construccin de una pila voltaica) a una pregunta compleja pero fundamental acerca de los conceptos fsicoqumicos encerrados en un sistema electroqumico como un sistema heterogneo en el que hay una diferencia de potencial elctrico entre dos o mas fases (un ejemplo es una pila o batera). Se utiliza el vinagre para caracterizar un sistema electroqumico debido a que se puede establecer una diferencia de fases entre dos electrodos metlicos (cobre y magnesio) que se ionizan en el cido actico del vinagre transportando iones debido a las reacciones REDOX, obteniendo de esta forma una diferencia de potencial que generar una corriente elctrica. Las caractersticas del vinagre como pila electroqumica sern definidas a partir de la pila galvnica o voltaica.

El presente artculo muestra la construccin de una pila galvnica de vinagre, como mtodo didctico de enseanza en ciencias para estudiantes de undcimo grado de bachillerato. Aspectos Tericos o Metodolgicos. La propuesta didctica se desarrolla en el espacio acadmico Biofsica II en la modalidad de prctica (laboratorio) y est dirigida a los estudiantes de undcimo grado. El tema que se tratara es de la unidad referente a la comprensin de un sistema electroqumico aplicando conocimientos en qumica y fsica para la elaboracin experimental de una pila voltaica. Enfoque. La unidad didctica ser elaborada con base en los componentes bsicos establecidos en el modelo pedaggico de enseanza para la comprensin, que involucra a el estudiante en la capacidad de usar sus propios conocimientos de manera novedosa (Stone. 1999) y de esta manera hacerlo participe en el desarrollo de su entorno. La EpC propone cuatro elementos para la utilizacin del modelo estos son: Tpicos generativos que son conceptos, ideas, temas de inters tanto para los estudiantes como para el docente, que deben promover y vincular la experiencia y conocimientos previos de los alumnos y permitir ser abordados a travs de una variedad de medios. Metas para la comprensin definen de manera ms especifica las ideas, procesos, relaciones o preguntas que los alumnos comprendern mejor por medio de su indagacin (Stone. 1999) Las metas de comprensin de cada asignatura se denominan submetas o hilos conductores. Desempeos para la comprensin es el elemento ms importante, son actividades o escenarios que el docente propone para fomentar la comprensin de los tpicos generativos, es cuando el estudiante sintetiza y demuestra la comprensin de la integracin de los saberes adquiridos en este proceso.

Evaluacin para la comprensin estn directamente vinculados con las metas para la comprensin es continua, donde los estudiantes tienen la oportunidad de reflexionar sobre sus desempeos durante el aprendizaje y no solo al final de este. Estndar curricular. Formulo hiptesis, con base en el conocimiento cotidiano, teoras y modelos cientficos. Propongo y sustento respuestas a mis preguntas y las comparo con las de otras personas y con las teoras cientficas. Observo y formulo preguntas especficas sobre aplicaciones de teoras cientficas. Utilizo las matemticas para modelar, analizar y presentar datos y modelos en forma de ecuaciones, funciones y conversiones. Saco conclusiones de los experimentos que realizo, aunque no obtenga los resultados esperados. Competencias cientficas. Explicar: Capacidad para construir y comprender argumentos representaciones o modelos que den razn a fenmenos. Trabajo en equipo: Capacidad para interactuar productivamente asumiendo compromisos. Identifico cambios qumicos en la vida cotidiana y en el ambiente. Explico los cambios qumicos desde diferentes modelos. Relaciono voltaje y corriente con los diferentes elementos de un circuito elctrico complejo y para todo el sistema. Analizo el desarrollo de los componentes de los circuitos elctricos y su impacto en la vida diaria. Analizo el potencial de los recursos naturales en la obtencin de energa para diferentes usos. Meta para la comprensin. Al finalizar la unidad didctica, el estudiante debera estar en la capacidad de comprender la importancia de reconocer la verificacin de la primera ley fundamental de la termodinmica, mediante el proceso de construccin de una pila voltaica de vinagre y la indagacin de los procesos fsico qumicos que ocurren en ella, reconociendo los postulados bsicos hasta los avances propuestos en la actualidad. Historicidad del concepto. Al observar la historicidad del concepto, se puede decir que hace 212 aos el fsico italiano Alessandro Volta comunic al presidente de la Royal Society de Londres la primera noticia de su invento: la "pila a colonna", conocida normalmente como pila voltaica. Volta se interes e investig uno de los fenmenos ms famosos en su poca: la electricidad. Se hizo famoso por sus trabajos relacionados con la corriente elctrica, llegando a comprobar que un anca de rana experimentaba contracciones cuando se colgaba de un hilo de latn con un contrapeso de acero. A partir de los experimentos de Galvani, comprueba que los efectos se deben a la interaccin de dos metales diferentes que al ponerlos en contacto generaban una corriente elctrica. Sus experimentos lo llevaron a concluir que algunas combinaciones de metales producan mayor efecto que otras y, con sus mediciones, hizo una lista del orden de eficacia. Es el origen de la serie electroqumica que se utiliza hoy en da en qumica.

Volta invent una serie de aparatos capaces de producir un flujo elctrico. Para ello utiliz recipientes con una solucin salina conectados a travs de arcos metlicos. Conectando varios de esos recipientes consigui la primera batera elctrica de la historia. La pila de Volta despert un gran entusiasmo entre los cientficos de su poca y sirvi de base para los trabajos qumicos de Davy y para el estudio de los fenmenos electromagnticos que hizo Faraday. Hasta el da de hoy se han construido muchos modelos de pilas, pero todas ellas se basan en el mismo principio que la pila de Volta. Marco terico del concepto. En este contexto, y en el marco del Plan de Desarrollo, desde el 2003, el Ministerio de Educacin Nacional, viene trabajando en el mejoramiento de la calidad de la educacin, basado en la definicin de unos estndares bsicos que pretenden desarrollar en los nios las competencias y habilidades necesarias que exige el mundo contemporneo para vivir en sociedad. Los estndares en ciencias buscan que los estudiantes desarrollen las habilidades cientficas y las actitudes requeridas para explorar fenmenos y para resolver problemas. Ahora bien, a medida que se avanza en el aprendizaje de las ciencias, las preguntas, conjeturas e hiptesis de los nios y jvenes se hacen cada vez ms complejas pues se relacionan con conocimientos previos ms amplios y con conexiones que se establecen entre nociones aportadas por diferentes disciplinas. Es por esto que la institucin escolar desempea un papel privilegiado en la motivacin y en el fomento del espritu investigativo innato de cada estudiante y por ello puede constituirse en un laboratorio para formar cientficos naturales Valindose de la curiosidad por lo que los rodea, en la escuela se pueden practicar competencias necesarias para la formacin en ciencias naturales a partir de la observacin y la interaccin con el entorno; la recoleccin de informacin y la discusin con otros, hasta llegar a la conceptualizacin, la abstraccin y la utilizacin de modelos explicativos y predictivos de los fenmenos observables y no observables del universo. Pila Galvnica. Una pila o celda galvnica es un sistema electroqumico multifsico en el que las diferencias de potencial en las interfases originan una diferencial de potencial neta entre los terminales (T1 y T2). Las diferencias de potencial entre fases resultan de la transferencia de iones entre ellas, la pila galvnica transforma energa qumica en elctrica. Las fases de una pila galvnica deben ser conductores elctricos, de otro modo no podr fluir una corriente continua.

El sistema de electrodos, consiste de dos o ms fases conductoras elctricas conectadas en serie, entre las cuales pueden intercambiarse transportadores de carga -iones o electrones siendo una de las fases terminales un conductor electrnico (metal), y la otra electroltica (solucin de cido actico). A todo electrodo est asociada una reaccin de transferencia o semireaccin REDOX y debido a esta reaccin es que puede pasar corriente elctrica por l. El potencial de una pila galvnica, es la diferencia de potencial elctrico (V) entre los dos conductores electrnicos externos de la pila, por ejemplo el electrodo de cobre y el de zinc.(Landazabal,2008) El vinagre es un generador qumico, pues transforma la energa qumica en energa elctrica Mostrando de esta manera que las diferentes formas de energa son interconvertibles entre si.

Aspectos Experimentales: A continuacin se describe el laboratorio y los materiales utilizados para su consecucin. El diseo experimental esta dado por la utilizacin de dos vasos de precipitado, dos alambre de cobre, dos sacapuntas de magnesio o lminas de magnesio como electrodos, un multmetro con terminales banana-caimn para medir la diferenciad de potencial y la corriente elctrica generada, el conductor inoco utilizado fue vinagre blanco y NaCl, adems de un LED y un reloj de pared para comprobar la eficiencia del sistema.

Para la construccin de la pila se reparti el vinagre en los vasos de precipitado, se conect un extremo de un cable con el alambre de cobre y se conecto un extremo de otro cable con un

sacapuntas, estos son los electrodos que iran en el recipiente 1 y se repiti el procedimiento para el recipiente 2. Cuando estuvieron listos los electrodos para cada recipiente se introdujeron en el vinagre con NaCl y se conect el polo positivo del recipiente 1 con el polo negativo del recipiente 2.como lo muestra la figura. Para que funcione el magnesio debe hacer reaccin con el vinagre, esta reaccin produce la carga positiva y al mismo tiempo se produce hidrogeno. La carga elctrica generada por la reaccin es acogida por el cobre.

Anlisis de Datos:

Nuestra pila proporcion una intensidad de corriente muy baja, debido a su alta resistencia interna, por ello en un principio nos cost conseguir que funcionara, probamos agregando NaCl y el resultado fue positivo para la prueba con el LED y el reloj funcion muy bien. Debido a la baja intensidad de corriente que circula por nuestro sistema, el LED o el reloj eran los dispositivos ms adecuados debido a que requieren una diferencias de potencial (v) muy bajo. mientras realizbamos el experimento lo ltimo que agregamos a los vasos de precipitado fue las lminas de magnedio pues cuando entra en contacto el magnesio con el vinagre, reaccionan y se observa desprendimiento de numerosas burbujas desprendindose gas hidrgeno. Conclusiones Bibliografa

El cuerpo del trabajo no debe superar 5 pginas a espacio (1.15) con letra Times New Roman 11 y mrgenes de 3 cm por cada lado, hoja carta y las citas bibliogrficas en Normas APA. No cuentan la bibliografa, Info-informacin, y anexos. Se recomienda que tablas y grficas sean anexas. Se les solicita entregar el trabajo impreso en hojas sin carpetas.

BIBLIOGRAFA COUSO. BADILLO. PERAFAN. ADRIZ. 2005. Unidades didcticas en ciencias y matemticas. Magisterio.

STONE.M. 1999. La enseanza para la comprensin: vinculada entre la investigacin y la prctica. Editorial Paidos. DE PRO BUENO. 1999. Planificacin de unidades didcticas por los profesores. Universidad de Murcia VILLEE. Claude. 1996. Biologa. Mc GRAW-HILL NELSON. Gideone. 2005. Principios de la Biologa: Enfoque Humano. Editorial Limusa S.A. Mxico, D.F. (219-243). http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/5901061/Pila-Casera-Con-Vinagre.html