Energía y presión internas mediante la bomba de calor
Aunque las bombas de calor se utilizan desde hace mucho tiempo, a menudo, cuando se menciona la bomba de calor como sistema de calefacción, surge la pregunta "¿con qué se calienta entonces?". Si se perfora en profundidad y se aprovecha así el calor de la tierra, a mucha gente le parece relativamente plausible de dónde procede la energía, aunque en algunos casos sólo se aprovechen aquí 20°C de agua caliente, lo cual es, en efecto, demasiado poco para un sistema de calefacción que requiere al menos 40°C. Sin embargo, si se utiliza el aire como depósito de calor, el asombro suele ser muy grande. Porque en realidad surge la pregunta:
"¿Cómo consigue la bomba de calor transportar el calor del frío al calor?".
En este contexto, la unidad didáctica pretende enseñar los contenidos tradicionales "cambio de energía interna debido al trabajo y al calor", "introducción de presión" y "transporte de calor" basándose en la bomba de calor, para no perder tiempo.
Calor, flujo de calor y aislamiento
El 20% del consumo final de energía en Alemania se destina a calefacción. Por lo tanto, para que una instalación energética funcione es esencial que disponga de un flujo de calor.
La teoría del calor es una parte tradicional de las clases de física.
Con ayuda de esta hoja de ejercicios, se introduce la magnitud física "calor", se aborda el transporte de calor y el aislamiento térmico y, al mismo tiempo, se consigue que los estudiantes comprendan la importancia de la transición térmica.
>>Ficha de trabajo: Calor, flujo de calor y aislamiento (docx/pdf)
Algunas cosas funcionan con presión - El secreto de la bomba de calor
¿Cómo puede la bomba de calor calentar la casa caliente con el aire frío del exterior?
Ésta es la pregunta que se hace mucha gente cuando se entera de que una bomba de calor es un sistema de calefacción.
El objetivo de esta ficha es utilizar esta pregunta para introducir la magnitud física de la presión como medida de la "naturaleza comprimida del aire".
>>Ficha de trabajo: Algunas cosas funcionan con presión - El secreto de la bomba de calor (docx/pdf)
Bomba de calor: ¿cómo calentar con el aire frío?
La bomba de calor se basa esencialmente en dos principios:
El calor siempre fluye del lugar de mayor temperatura al lugar de menor temperatura.
Al cambiar la presión, también cambia la temperatura. Estos dos principios se introdujeron en las fichas anteriores y ahora se relacionan para que la fascinante tecnología de la bomba de calor resulte comprensible y los estudiantes se den cuenta de cómo se puede obtener energía utilizando esta tecnología.
Bomba de calor y frigorífico: ¡cómo utilizar la condensación!
En realidad, al igual que el frigorífico, la bomba de calor utiliza de forma natural las transiciones de fase. Esta hoja de ejercicios está diseñada para utilizar los principios desarrollados en la hoja de ejercicios anterior y ver ahora la bomba de calor con transiciones de fase.
>> Hoja de ejercicios: Bomba de calor y frigorífico: ¡cómo utilizar la condensación! (docx/pdf)
Energía geotérmica y bombas de calor - Aquí hace calor
Como conclusión de esta unidad, ahora se equilibra cuánta energía se puede ganar con la geotermia y las bombas de calor.
Mediante simples estimaciones del factor de rendimiento anual, la demanda actual de calefacción y las posibles medidas de aislamiento, se obtiene que se podrían ganar aprox. 8-9 kWh por día y persona.
>> Hoja de cálculo: Energía geotérmica y bombas de calor - Aquí hace calor (docx/pdf)
EXPERIMENTOS
Aquí encontrarás experimentos para tus lecciones sobre energía geotérmica.