Dificultades conceptuales y epistemológicas de futuros profesores de Física y Química en las explicaciones energéticas de fenómenos físicos y químicos

Abstract

En este trabajo analizamos las dificultades conceptuales y epistemológicas que tienen sobre termoquímica estudiantes universitarios de los últimos cursos de Física, Química e Ingeniería Química. Para ello se han aplicado a una muestra de 35 de estos futuros profesores dos cuestionarios sobre efectos térmicos en fenómenos físicos y químicos que han de explicar y se han categorizado sus respuestas según los razonamientos usados. Se ha constatado que la mayoría de los estudiantes no saben delimitar en el nivel macroscópico los sistemas que interaccionan, no utilizan el concepto de energía interna ni la primera ley de la termodinámica en los procesos físicos y químicos. Muy pocos de estos profesores en formación usan razonamientos de tipo submicroscópico para explicar estos efectos en los cambios físicos y químicos y, cuando lo hacen, la mayoría de sus explicaciones son incorrectas.

Evaluación de una secuencia de enseñanza de termoquímica para la formación de profesores

“…sino, además, delimitar cuáles son los sistemas que interaccionan y si se transfiere entre ellos energía en forma de calor y/o de trabajo. En este indicador 2 se pueden presentar varias dificultades como, por ejemplo, olvidarse del entorno como uno de los sistemas que intervienen y sobre el cuál se realizará trabajo cuando se expansione un gas (Loverude et al, 2002;Furió-Gómez y Furió-Más, 2016). Otros razonamientos espontáneos detectados por la investigación son el reduccionismo funcional (Viennot, 1992), la fijación funcional (Furió, Calatayud, Bárcenas y Padilla, 2000) o transposiciones inadecuadas usadas en Química (Talanquer, 2006).…”

“…Talanquer (2006) ha observado que los estudiantes de Química tienden a aplicar propiedades macroscópicas al nivel submicroscópico como, por ejemplo, cuando asocian 'la temperatura a una molécula'. En el apartado 3 se enfatizan los aprendizajes relativos al modelo termodinámico esquematizado en Furió-Gómez y Furió-Más (2016). El apartado 4 de la tabla 1 contiene los indicadores relativos a la interpretación submicroscópica de la variación entálpica del sistema teniendo en cuenta la ruptura y formación de enlaces entre partículas según el modelo elemental de reacción química (Treagust, Chittleborough y Mamiala, 2003).…”

“…Identificar la energía interna, E, con el calor o con la temperatura del sistema (Doménech et al, 2013). E solamente depende de la sustancia o de la temperatura (Furió-Gómez y Furió-Más, 2016).…”

“…Saber el significado cualitativo de la entalpía, H, del sistema como nueva función de estado, su campo de validez y la medida de ∆H en procesos isobaros. H solamente depende de la sustancia o de la temperatura (Furió-Gómez y Furió-Más, 2016). Se asocia entalpía del sistema con el calor producido o recibido y no se usa como función de estado (Barlet y Mastrot, 2000).…”

“…No saben delimitar los sistemas que interaccionan. Los estudiantes suelen olvidar o tratar incorrectamente el trabajo de expansión (Loverude et al, 2002;(Furió-Gómez y Furió-Más, 2016). Se pueden presentar fijaciones funcionales: por ejemplo, creer que en la evaporación de un líquido siempre se mantiene constante su temperatura como en la ebullición a P constante o creer que el aislamiento térmico de un sistema implica que, aparte del calor, no hay otras formas de transferir energía entre sistemas (Furió, Calatayud, Bárcenas y Padilla, 2000;Furió-Gómez y Furió-Más, 2016).…”