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La energía de los alimentos

20 Abr 2011

Origen: MDominguez2

Resumen de la Información

Palabras clave:

energía, digestión, batería, fruta, verdura, transferencia, productores, electroquímica, electrón, electrodo, zinc, reacción redox, ánodo

Tiempo estimado necesario

menos de 1 hora

indicadores de diversidad:

La diferenciación existe, y la articulamos cuando medimos las respuestas y preguntas de los alumnos.

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LECCIÓN

Objetivos y Requisitos Previos

Objetivos:

En esta unidad didáctica basada en la experimentación, investigaremos la idea de cómo se transfiere energía a partir de alimentos. El reloj de patata nos servirá de ejemplo ilustrativo para ver cómo la energía química se convierte en energía eléctrica.

Requisitos:

Los alumnos deben saber que las plantas y los animales almacenan energía no utilizada, y cuando se comen, los seres humanos reciben esta energía. Este proceso puede ilustrarse "viendo" cómo se utiliza la energía de verduras y frutas para hacer funcionar un reloj LCD.

Objetivo(s) de Instrucción

Los alumnos de 8 a 11 años, al final de la unidad didáctica serán capaces de:

Entender que todos los seres vivos necesitan energía para sobrevivir. Normalmente se trata de luz solar, aire, agua y comida.
Establecer una conexión entre la nutrición y el flujo de energía, y que comienza en las plantas.
Ser conscientes de que la energía del sol fluye a través de todos los seres vivos.
Comprender que la energía almacenada en los alimentos es energía (potencialmente) química.

Recursos de Instrucción

Fondo:

Dificultad: Moderadamente fácil

Cuando vi por primera vez el "reloj de patata", en realidad estaba buscando el modo de mostrar a los alumnos de 10 y 11 años cómo los seres humanos absorben la energía de los alimentos, verduras y frutas/plantas. Este reloj ilustra muy bien cómo la energía química almacenada en la patata se convierte en energía electroquímica lo suficientemente potente como para hacer funcionar el reloj. Nosotros tomamos la energía química almacenada en la planta casi del mismo modo, pero la convertimos en energía química para que nuestro cuerpo funcione.

Dentro de la batería de patata se produce una reacción química que hace que los electrones se muevan. La fuerza electromotriz de cada patata es la capacidad que lleva para mover corriente eléctrica. En la celda electroquímica, como puede ser la batería de patata, el alambre de cobre hace que los electrones se muevan dentro de la patata desplazando la energía se desplace hacia el reloj. El cobre y el zinc (presentes en los clavos galvanizados) se denominan electrodos y la patata se la denomina electrolito. La fruta y otras verduras también funcionan bien. Contienen un montón de partículas que permiten que la corriente fluya entre los clips metálicos.

El científico italiano Alessandro Volta (1745-1827) creó la primera pila. Construyó una pila de discos metálicos con un conductor remojado en agua salada situado entre los mismos. Produjo una pequeña corriente eléctrica. Esta batería se denomina pila voltaica. El cobre es un gran conductor de electricidad. Se utiliza para fabricar cables. El zinc es importante, porque que utiliza para galvanizar objetos de acero como las herramientas de jardín y tornillos. Los objetos se recubren con zinc para proteger el acero de la oxidación.

Antes de empezar esta unidad didáctica, los profesores deberían pensar maneras de incorporar los siguientes temas:

El sistema digestivo: para los alumnos de primaria, utilizo un chaleco con los órganos internos que muestra los sistemas digestivo y respiratorio.
Un resumen de la función de los lípidos: incorporo un enlace interactivo a: http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/04.
Términos tales como nutrición, absorción, eficiencia de almacenamiento, cambios metabólicos y el contenido calórico de los alimentos deben ser definidos e incluidos en la conversación.

Materiales:

Cada grupo de alumnos necesitará:

2 clavos para paneles de yeso
3 pinzas cocodrilo
Cable de cobre
2 clavos galvanizados
2 patatas para cocer

Procedimiento:

Forme grupos de tres o cuatro alumnos. Los grupos empezarán a elaborar el reloj una vez que el profesor les haya hecho la demostración o siguiéndole paso a paso durante la misma. De forma alternativa, puede pedir a los alumnos que intenten crear el reloj y, a continuación, puede demostrarles el procedimiento mientras modera un debate para toda la clase.
Reúna los materiales. Se necesitan dos clavos galvanizados, tres unidades de pinzas cocodrilo/cable (es decir, pinzas cocodrilo conectadas entre sí con cable; dos trozos cortos de alambre de cobre pesado; una simple unidad de reloj LED de bajo voltaje y dos patatas. Consiga una unidad de reloj LED sencilla que funcione con una potencia de 1 a 2 voltios, con pila de botón.
Abra el compartimiento de la batería y extraiga la pila. (Déjeles ver cómo hace este paso,)
Tenga en cuenta que hay un borne positivo (+) y otro negativo (-) donde se había instalado la pila.
Identifique las patatas como número la número uno y la número dos.
Inserte un clavo en cada patata.
Inserte un trozo pequeño de cable de cobre pesado en cada patata, colocándolo lo más lejos del clavo como sea posible.
Utilice una pinza cocodrilo/cable para conectar el cable de cobre insertado en la patata con el borne positivo del reloj.
Utilice la segunda pinza cocodrilo/cable para conectar el clavo de la patata dos con el borne negativo del reloj.
Utilice la última pinza cocodrilo/cable para conectar el clavo de la patata uno con el cable de cobre de la patata dos.
Active el reloj. Ahora puede sustituir las patatas por otras verduras y frutas. Incluso puede utilizar un refresco de cola carbonatado como fuente de alimentación.

Extensiones

Vídeo "Potato battery could provide inexpensive power for developing world" en http://www.huffingtonpost.com/2010/07/30potato-battery-could-prov_n_665578.html?
Busque vídeos en línea de Alimentos y nutrición o materiales interactivos que tengan que ver con la energía en los alimentos. (Cuando los encuentre, mándeme un mensaje por correo electrónico.)

Evaluaciones y Rúbricas

Algunas preguntas de ejemplo utilizadas durante la unidad didáctica:

P. ¿Cómo se llama la energía que se almacena en los alimentos? (R. Energía química.)

P. ¿En qué parte de las plantas se almacena? (R. Se almacena en las células vegetales.)

P. ¿Qué es la transferencia de energía?

P. ¿Cómo se usan los nutrientes en nuestro cuerpo?

P. ¿Cómo se transforma la energía almacenada en los alimentos?

P. ¿Cómo se miden las calorías de las fuentes de alimentos?

Establezca conexiones con el sistema digestivo, el sistema circulatorio y el sistema respiratorio humano.

Recursos Externos

Puede comprar un kit de reloj de patata comercial, si decide que no es necesario que los alumnos construyan su propio reloj.
Algunas definiciones se han encontrado en www.buzzle.com.

Créditos

La World Wide Web es un recurso muy valioso para el laboratorio de ciencias. No disponemos de contenido curricular que satisfaga esta necesidad particular sobre la transferencia o absorción de energía.