Tarea de Ciencias: Explicando las explosiones de globos de gran altitud | Título de la tarea | Globos de gran altitud y las leyes de los gases | | :— | :— | | Grado | Bachillerato | | Fecha | 2024-03-20 | | SEP | Desarrollo y uso de modelos | | DCI | PS3.A: Definiciones de energía (temperatura y energía macroscópica) | | CCC | Causa y efecto | | Propósito de la tarea | Formativa / Aplicación | ## Instrucciones Los meteorólogos dependen de globos meteorológicos de gran altitud para recopilar datos de la atmósfera superior. Antes del lanzamiento, los globos están desinflados. A medida que ascienden, la temperatura del aire desciende drásticamente. A pesar de esta caída de temperatura, los globos continúan expandiéndose hasta que finalmente explotan. En esta tarea, utilizarás la Simulación de la Ley de Gay-Lussac para investigar cómo la temperatura afecta la presión del gas en un volumen fijo, y luego usarás tus hallazgos para explicar por qué la disminución de las temperaturas podría no ser el factor principal en por qué los globos meteorológicos se expanden y explotan. ### Parte 1: Investigación de la Ley de Gay-Lussac 1. Abre la Simulación de la Ley de Gay-Lussac. 2. Ajusta el control deslizante de Temperatura y observa el comportamiento de las partículas de gas. ¿Qué sucede con la velocidad de las partículas a medida que aumenta la temperatura? 3. Observa la gráfica de Presión vs. Temperatura. ¿Qué tipo de relación existe entre la Temperatura y la Presión cuando el Volumen se mantiene constante? (p. ej., directa, inversa, exponencial). Usa evidencia de la simulación para respaldar tu afirmación. 4. Calcula la constante $k$ para la Ley de Gay-Lussac ( $P/T = k$ ) usando dos puntos de datos diferentes de la simulación. ¿Confirman tus cálculos la ley? ### Parte 2: Conexión con la energía macroscópica 5. El NGSS establece que la energía a escala macroscópica puede explicarse como una combinación de energía asociada con los movimientos de las partículas. Usando la simulación como modelo, explica cómo la propiedad macroscópica de “Presión” es un resultado directo de la energía cinética microscópica de las partículas de gas individuales. 6. ¿Cómo cambia el aumento de la temperatura la frecuencia y la fuerza de las colisiones entre las partículas y las paredes del contenedor? ### Parte 3: El fenómeno del globo meteorológico 7. La ley de Gay-Lussac supone un volumen fijo. Un globo meteorológico es un contenedor flexible. Basándote en lo que aprendiste sobre colisiones de partículas y presión, si un globo se enfriara pero se le permitiera cambiar de volumen, ¿qué le sucedería a su volumen para mantener una presión interna constante? 8. La atmósfera se vuelve increíblemente fría a grandes altitudes. Si la temperatura fuera el único factor, un globo meteorológico debería encogerse. Sin embargo, la presión atmosférica externa también cae rápidamente a grandes altitudes. ¿Qué factor (la caída de temperatura que causa una disminución de la presión, o la caída de la presión externa que permite que el gas se expanda) tiene el efecto dominante en el globo? Explica tu razonamiento utilizando modelos de colisión de partículas.