La expansión del aire: Explorando la ley de Charles - Folleto para el estudiante ## NGSS Alineación: HS-PS3-2 Expectativa de desempeño: Desarrollar y usar modelos para ilustrar que la energía a escala macroscópica puede explicarse como una combinación de energía asociada con los movimientos de las partículas y energía asociada con la posición relativa de las partículas. — ## Parte 1: Participar (Fenómeno de anclaje) Considere un globo. - Nitrógeno frío: Se encoge a una pequeña fracción de su tamaño. - Agua caliente: Se expande de nuevo a su tamaño completo. La pregunta: ¿Qué está sucediendo con la “energía” de las partículas de aire para causar esto? — ## Parte 2: Explorar (Investigación de simulación) Abra el Simulador de la Ley de Charles. Siga el cambio en el volumen a medida que ajusta la temperatura de 100 K a 600 K. ### Tabla de datos experimentales: | Ensayo | Temp (K) | Volumen (L) | Relación (V/T) | | :— | :— | :— | :— | | 1 | 100 | | | | 2 | 300 | | | | 3 | 500 | | | | 4 | 600 | | | — ## Parte 3: Explicar (Comprender) 1. Patrón macroscópico: Describa la relación entre la temperatura y el volumen. 2. Mecanismo microscópico: ¿Cómo cambia la energía térmica el comportamiento de las partículas individuales? 3. Lógica: ¿Por qué el pistón se mueve hacia ARRIBA cuando las partículas se mueven más rápido? 4. Afirmación: Apoye la afirmación de una relación proporcional utilizando sus relaciones V/T. — ## Parte 4: Elaborar/Evaluar 1. Energía cinética: ¿Qué variable (V o T) representa el movimiento de las partículas en este modelo? 2. Energía potencial: ¿Qué variable se relaciona con la posición relativa de las partículas? 3. Razonamiento: ¿Por qué debe aumentar el volumen para mantener la presión constante cuando las partículas se aceleran? 4. Predicción: ¿Qué sucede a 0 K (cero absoluto) según esta ley? — ## Parte 5: Resumen ¿Cómo funciona un globo aerostático? Utilice los términos: Energía cinética, Colisiones de partículas y Densidad.