Secuencia Didactica - ¿Cambio Climático o Calentamiento Global PDF

Preview

Summary

Secuencia didactica enseñar la diferencia entre cambio climatico y calentamiento global...

Description

DIDÁCTICA DE LA FÍSICA II

Secuencia didáctica: Cambio Climático o Calentamiento Global Alumnxs: Carrizo, Mariela Cepeda, Pablo Calahonra, Yamil Profesor:

Trapani, Carlos

- Año 2018 -

1

ÍNDICE SECUENCIA DIDÁCTICA “Cambio Climático o Calentamiento Global”

Pag. 3

CURSO

Pag. 3

FUNDAMENTOS

Pag. 3

INTRODUCCIÓN

Pag. 3

PROPÓSITOS GENERALES

Pag. 4

OBJETIVOS GENERALES

Pag. 4

CONOCIMIENTOS PREVIOS

Pag. 5

CLASE I - EFECTO INVERNADERO

Pag. 6

1. OBJETIVOS 2. MATERIAL DIDÁCTICO 3. ACTIVIDADES

CLASE II - CAUSAS ATRIBUIDAS AL HOMBRE 1. OBJETIVOS 2. MATERIAL DIDÁCTICO 3. ACTIVIDADES

CLASE III - CONSECUENCIAS Y CÓMO DISMINUIRLO 1. 2. 3. 4.

CONTENIDOS OBJETIVOS MATERIAL DIDÁCTICO ACTIVIDADES

Pag. 6 Pag. 6 Pag. 9 Pag. 12 Pag. 12 Pag. 12 Pag. 19 Pag. 20 Pag. 20 Pag. 20 Pag. 20 Pag. 27

CLASE IV - OTRAS TEORÍAS Y CIERRE

Pag. 29

1. OBJETIVOS 2. MATERIAL DIDÁCTICO 3. ACTIVIDADES

Pag. 29 Pag. 29 Pag. 33

EVALUACION Y CALIFICACION

Pag. 34

BIOGRAFÍA

Pag. 35

WEB

Pag. 35

MULTIMEDIA

Pag. 35

2

Secuencia didáctica - ¿Cambio Climático o Calentamiento Global? Curso: 3er Año Fundamentos: El calentamiento global un tema relativamente actual y de interés general, puesto que involucra a todos los habitantes del planeta. No solamente afecta a los países desarrollados, sino también a los subdesarrollados, y a todos los seres vivos y ecosistemas de la Tierra. Los daños que produce esta problemática son casi irreparables en el clima terrestre. Así pues, es importante que desde temprana edad se empiece a trabajar sobre estos términos, a través de actividades experimentales y lúdicas, con el fin de integrar y hacer partícipe al alumnado del conocimiento de la realidad de su entorno y de la toma de decisiones responsables que eviten o mitiguen las posibles consecuencias derivadas de dicho calentamiento terrestre. Para ello se propone el siguiente proyecto de carácter transversal, ya que toma y hace uso de conceptos de distintas asignaturas con el propósito de significar aún más esta problemática.

Introducción: A menudo los conceptos de cambio climático, efecto invernadero y calentamiento global se suelen utilizar para explicar el aumento global de la temperatura media del planeta durante estos últimos años, a causa de un aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera. La comunidad internacional no está segura de la extensión del problema, ni de la sucesión temporal en la que se irá desarrollando dicho fenómeno. A pesar de ello, y si los parámetros actuales de la atmósfera son correctos, se prevé un calentamiento significativo del planeta en las próximas décadas. Este presunto calentamiento se debe a un crecimiento exponencial de la población y de los niveles de consumo individual, los cuales impulsaron un repentino incremento en la demanda global de todo tipo de recursos (principalmente de los recursos fósiles),

3

procedentes del desarrollo tecnológico surgido a partir del comienzo de la era industrial. Esto ha provocado que por primera vez la acción humana produzca graves impactos globales sobre el planeta, como lo son las crecientes emisiones de GEI (Gases de Efecto Invernadero), modificando drásticamente la vida en el mismo. Si no se da un cambio en el comportamiento de la humanidad, las consecuencias podrían ser catastróficas. Propósitos generales: ● Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo. ● Estimular la selección crítica, interpretación y validación de la información. ● Concientizar sobre la importancia del cuidado del medio ambiente ● Promover el análisis y comprensión de los fenómenos físicos que tienen lugar en la obtención de energía de distintas fuentes actuales y futuras, teniendo en cuenta los recursos involucrados, renovables o no, para comparar sus ventajas y desventajas al integrar una matriz energética del país y la región; así como de los procesos de generación, transporte, almacenamiento, transformación, conservación y degradación de la energía, y de aspectos relacionados con su preservación y consumo, entre otros. ● Conocer las ventajas o desventajas del uso de diversos materiales manufacturados y sintéticos, como los materiales compuestos, poliméricos, “inteligentes”, y los nanomateriales sobre la base del análisis de su estructura, propiedades e impacto ambiental. ● Favorecer la ampliación y profundización del conocimiento sobre el efecto invernadero. ● Fomentar el aprendizaje otorgando diferentes enfoques disciplinares como ser físico, químico y biológico. Objetivos generales: ● Identifiquen qué es el efecto invernadero ● Conozcan las causas que convierten el cambio climático en un problema ambiental. ● Reconozcan la relación entre el efecto invernadero y el cambio climático global.

4

● Identifiquen acciones que pueden contribuir a mitigar este problema ambiental. Conocimientos previos: ● Idea de calor y formas de propagación del calor ● Conocimientos de óptica por reflexión y refracción de la luz ● Manejo de términos referidos a las ciencias químicas y biológicas como ser ecosistema, reacción química, corrosión, ácidos, etc. ● Formas alternativas de energía. ● Sustancias biodegradables, qué son, cuáles son las más conocidas. ● Manejo de términos referidos a las ciencias geográficas como ser desastres naturales, clima, regiones, atmósfera, etc. ● Interrelación entre disciplinas: energía asociada con cambios de estados, gases y presiones, reacciones y contaminación, etc. ● Contexto histórico y acontecimientos cronológicos de vital importancia.

5

Salida didáctica Como introducción al tema se propone una salida didáctica a un vivero. El objetivo es observar, medir y conocer las condiciones artificiales que se logran en el lugar. Provistos de higrometros, barometros, termometros toman nota de los parámetros de esa atmósfera lograda. También se observa la infraestructura del lugar que es la que hace posible que ese clima se mantenga. Se investiga por qué es necesario conseguir esos valores, si son constantes, cómo llegan a ellos, qué pasa si se interrumpe esa armonía. Se hace un registro similar de las condiciones momentáneas del exterior. Se comparan y sacan conclusiones. Una vez en el aula, se anticipan las similitudes entre el vivero y el llamado efecto invernadero. Escribirán en sus carpetas lo que ellos piensan y preguntas que tienen al respecto para responderlas al finalizar el tema.

CLASE I - Efecto invernadero

a.

Objetivos: ● Que conozcan cuales son los gases de efecto invernadero y la importancia de su existencia. ● Discernir entre efecto invernadero y cambio climático. ● Composición de la atmósfera y su relevancia en el planeta.

b.

Material Didáctico: Introducción - Descripción - Contribución a la vida en la Tierra El efecto invernadero es el fenómeno que, en condiciones normales, permite la

vida del planeta tierra tal y como la conocemos. Básicamente es el efecto por el cual el calor del sol que llega a la tierra no es rebotado de nuevo al espacio en su totalidad y permanece en cierto porcentaje, dando lugar a una temperatura ideal para la vida del planeta tierra (animales, plantas, seres vivos). 6

La atmósfera terrestre y los gases que la conforman son la capa que retiene y devuelve de nuevo hacia la tierra parte de ese calor que llega del sol, alcanza la superficie terrestre y vuelve a ser reflejado hacia el espacio. Por lo tanto, este efecto es beneficioso para la vida y es más, sin él, ésta no sería posible (al menos tal y como la conocemos). El problema ha surgido cuando, fruto de la actividad humana y del crecimiento industrial y social, la cantidad de gases en la atmósfera con propiedades para provocar este efecto invernadero ha aumentado desproporcionadamente y en tiempos muy cortos. Al aumentar la proporción de gases de efecto invernadero por encima de las concentraciones normales, el efecto invernadero natural terrestre se ha multiplicado, dando lugar a un fenómeno perjudicial. Capa de ozono y su función La capa de ozono que nos protege de los rayos ultravioleta se está destruyendo producto de sustancias fabricadas y emitidas por el hombre. Y esto también constituye un factor que contribuye al cambio climático. La capa de ozono se encuentra en la estratosfera y tiene, aproximadamente, entre 15 y 30 km de altura. Está formada por el gas ozono (O3) compuesto por tres átomos de oxígeno. Estos se liberan a la atmósfera y luego uno de ellos se junta a una molécula de oxígeno formando una molécula de ozono. Esta última se divide, después de absorber rayos ultravioleta (UV) y forma una nueva molécula de oxígeno. Sobre esta nueva molécula el proceso vuelve a iniciarse. Esto se produce porque el O3 está en continuo proceso de formación y destrucción. El ozono se acumula en la atmósfera y como lo hace en gran cantidad pasa a convertirse en un verdadero escudo que protege de la radiación ultravioleta que proviene del Sol haciendo posible la vida en la Tierra. Los gases CFCs que provienen de los sprays y del circuito refrigerante de los frigoríficos han roto este equilibrio y son los responsables del debilitamiento de la capa de ozono en la estratosfera. Desde 1995, estos gases están prohibidos en los países desarrollados, tanto su fabricación como su consumo. Esta medida ha dado lugar a una recuperación de la capa de ozono en la estratosfera. Aún así, la

7

permanencia de estos gases en la atmósfera es de unos 100 años y la recuperación es muy lenta. Radiación del Sol La radiación solar que proporciona luz a nuestro planeta es la radiación visible El Sol es la principal fuente de energía que recibe nuestro planeta. La superficie de la Tierra, el suelo, los océanos y la atmósfera, absorben energía solar para después devolverla en forma de calor. El equilibrio que existe entre la energía emitida por el Sol y la energía reemitida por la superficie de la Tierra permite poner en marcha los diferentes subsistemas del planeta y mantener la vida en la Tierra. Los rayos Gamma y los rayos X provenientes del Sol son absorbidos por las capas altas de la atmósfera y no llegan a la superficie terrestre.Estos rayos son muy perjudiciales para la vida en el planeta. Toda la radiación ultravioleta tipo C (UV-C) queda absorbida por la capa de ozono y no llega a nuestro planeta. Esta radiación ultravioleta es la más energética de las tres radiaciones ultravioletas y la más perjudicial para los seres vivos. Cuando los rayos ultravioletas tipo B (UV-B) llegan a la capa de ozono quedan mayoritariamente absorbidos por ésta. Una pequeña parte, no obstante, alcanza la superficie de nuestro planeta. La mayor parte de la radiación ultravioleta del tipo A (UV-A) proveniente del Sol atraviesa la atmósfera y llega a la superficie terrestre. Aunque los rayos UV-A sean los menos perjudiciales para los seres vivos. Nos debemos proteger de ellos. Las nubes y los gases de la atmósfera absorben un 19% de la radiación infrarroja que proviene del sol. El 25% de ésta se dispersa al espacio antes de llegar a la superficie terrestre. Esta radiación proporciona calor al planeta. A la Tierra llega el 56% el cual el 51% queda absorbida por la Tierra y el 5% restante se refleja hacia la atmósfera. El agua, la nieve, el hielo y la arena del desierto reflejan más cantidad de radiación que el suelo cubierto de vegetación. Para mantener el balance energético del planeta, la superficie de la Tierra, que ha recibido calor, se enfría devolviendo radiación infrarroja de nuevo a la atmósfera.

8

Más del 40% de la radiación emitida por la superficie terrestre es absorbida por las nubes y gases de efecto invernadero presentes en la troposfera (H2O, CO2, CO4, N2O..). Este calor vuelve al planeta provocando un aumento de la temperatura de la superficie terrestre y la troposfera, es el llamado efecto invernadero.

c.

Actividades y recursos

9

1.

Marcar los gases de efecto invernadero

2.

Se hará uso de un simulador del efecto invernadero, para completar la

comprensión de este fenómeno. https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/greenhouse

10

Guia para uso del simulador: 1. En la primer pestaña seleccionar ATMÓSFERA DURANTE - ERA DE HIELO Observar cuál es la temperatura, se puede optar entre K y °C. Notar que la radiación solar está representada por fotones de luz solar (en color amarillos) y fotones infrarrojo (en color rojo). Los fotones amarillos que llegan a la superficie terrestre se reflejan en las zonas de hielo, pero penetra donde no la hay. Agrega nubes ¿Qué pasa con los fotones rojos que son emitidos desde la superficie hacia la atmósfera y se encuentran con las nubes? ¿Qué pasa con la temperatura? 2. Luego selecciona ATMÓSFERA DURANTE - 1750. La capa de nieve ya no está y la Tierra podía absorber la radiación solar. Prestar atención a la temperatura, luego agregar nubes ¿Qué parámetro se modifica? 3. Finalmente selecciona ATMÓSFERA - ACTUAL. Primero sin nubes y después agregarlas. Observar la temperatura. 4. Conclusiones. ¿Que permitió el cambio observado? 5. Ahora accede a la pestaña ABSORCIÓN DE FOTONES. Puedes observar a la derecha del simulador moléculas de cinco gases que componen la atmósfera. Elige de a uno por vez y mira como se excitan cuando inciden sobre ellos fotones de luz solar y fotones infrarrojos. Escribe tu conclusión.

11

6. Construye tu propia atmósfera con exceso de moléculas de G.E.I. Analiza la trayectoria de los fotones infrarrojos al chocar con dichas moléculas. Repite lo mismo con los fotones solares. 7. Interpreta la situación anterior y relaciónalo con los conceptos aprendidos en la teoría.

12

CLASE II - Causas atribuidas al hombre a.

Objetivos: ● Reconocer las distintas causas antropogénicas del calentamiento global. ● Realice consideraciones valorativas acerca del rol del ser humano en este contexto sociopolítico y económico con el medio ambiente. ● Describir las diversas contribuciones de impacto ambiental inherentes a los seres humanos.

b.

Material Didáctico: Dióxido de Carbono o Anhídrido de Carbono (CO2 ) El CO2 no es el gas más peligroso en toxicidad y permanencia en la atmósfera,

pero sí lo es si se tiene en cuenta su concentración, mil veces superior a la de cualquier otro producto de origen industrial. Las emisiones de gas carbónico (CO2) representan el 60 por ciento del efecto invernadero derivado de la actividad humana. El origen del CO2 : Se genera al oxidarse el carbón o cualquier compuesto que lo forme, y nada mejor para ello que la combustión, empezando por hidrocarburos de automóviles y calefacciones industriales, la antracita y la hulla de las centrales térmicas, la turba de las chimeneas, los incendios forestales y, en menor proporción, el gas. El CO2 antropogénico (originado en la actividad humana) varía sensiblemente según la zona. En los Estados Unidos se debe al transporte; en China, a la industria y a las térmicas; en los países de la OPEP, a las centrales de petróleo; y en los países pobres, con menor contaminación, a la quema de leña para hacer fuego (calor, cocina) La inyección total de gas carbónico en la atmósfera en 1990, como resultado de la actividad humana, se estimaba en 30.000 millones de toneladas métricas anuales, lo que representa una aportación de un poco más de 8.000 toneladas anuales de carbono. La atmósfera contiene unos 750.000 millones de toneladas de carbono. Intercambia anualmente 90.000 millones de toneladas aproximadamente con los océanos, y 100.000 millones adicionales con la biosfera terrestre.

13

Los procesos naturales generan un balance entre lo que se emite y lo que se absorbe. Pero las evidencias indican que sólo un poco más de la mitad de las emisiones de carbono producto de la actividad humana es absorbida en estos procesos naturales. El resto (45 por ciento) contribuye a aumentar la concentración de carbono en la atmósfera, y por lo tanto, la retención de calor solar. El CO2 registra un tiempo de permanencia atmosférica de 100 a 150 años. El metano (CH4 ) El metano, generado en actividades agropecuarias, es responsable del 16 por ciento del efecto invernadero. El origen del CH4 : El metano surge fundamentalmente de la descomposición de la materia orgánica en ambientes pobres en oxígeno, y sus principales productores son el ciclo digestivo del ganado, ciertos cultivos (por ejemplo, los arrozales), los vertederos y, en menor proporción, los incendios forestales, la actividad de las termitas y otros insectos. La producción de metano se estima en 500 millones de toneladas métricas anuales, de las que 345 millones son producto de la actividad humana. La mayor proporción es neutralizada por los radicales OH, relacionados principalmente con la presencia de vapor de agua en la atmósfera. No obstante, la destrucción de los radicales OH por el continuo aumento de las emisiones de CO2 , que también reacciona con ellos, puede estar disminuyendo la neutralización del metano en la atmósfera, contribuyendo a alargar su vida útil como agente del cambio climático. Aproximadamente el 90 por ciento de las emisiones de metano son neutralizadas por este proceso. Tan sólo unos 45 millones de toneladas métricas anuales inciden en el cambio climático. Aunque este volumen es considerablemente inferior al de CO2 , su efecto se magnifica porque la contribución de cada molécula de metano en el efecto invernadero es aproximadamente veinticinco veces superior a la de cada molécula de CO2 . La concentración de metano en la atmósfera se ha duplicado en los últimos doscientos años. Su tiempo de permanencia en la atmósfera es de siete a diez años.

14

El óxido nitroso Los óxidos nitrosos (N2O) representan el seis por ciento del efecto invernadero. Origen del N2O: Proviene principalmente de las chimeneas de las centrales energéticas que utilizan carbón, de los tubos de escape de los automóviles, y de la acción de los fertilizantes nitrogenados que se utilizan en agricultura. El óxido nitroso también se libera por la degradación de fertilizantes nitrogenados y estiércol del ganado. Aunque su concentración en la atmósfera es escasa, una molécula de N2O tiene un poder de calentamiento global 230 veces superior a la del CO2 , con un tiempo de permanencia en la atmósfera de 150 años. Los clorofluorocarbonos La

producción

de

cloro-fluoro-carbonos

(CFCs)

contribuye

con

aproximadamente el catorce por ciento del efecto invernadero. Origen de los CFCs: Son gases no naturales -origen puramente industrial- con poder tóxico. Son sustancias químicas sintéticas, formadas por cloro, flúor y carbono. Las moléculas de CFC tienen una larga vida activa. El CFC-11 es activo durante unos 65 años y el CFC-12 durante unos 110 años. Cada molécula de CFC-11 y de CFC-12 contribuye 3.500 y 7.300 veces más, respectivamente, al efecto invernadero que cada molécula de CO2. En 1985 se registró una producción anual de 330.000 toneladas de CFC-11 y 440.000 toneladas de CFC-12. Los CFC también destruyen la capa de ozono en la atmósfera, y hacen que una mayor proporción de rayos ultravioletas llegue a la superficie de la Tierra. Las moléculas de CFC son fraccionadas por rayos ultravioletas produciendo cloro. Éstas a la vez reducen el ozono a oxígeno al sacarle uno de sus átomos. El cloro no sufre un cambio permanente, por lo cual, cada molécula puede repetir el proceso, destruyendo miles...