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Experimento - Medios didácticos para experimentar/Experimento 10+/El condensador, el hidrógeno, el flujo redox/El condensador, el hidrógeno, el flujo redox (Instrucción para los profesores) (editar)

Revisión del 03:02 25 sep 2021

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→‎El almacenamiento de la energía eléctrica en una célula de yoduro de zinc (flujo redox)
Línea 170: Línea 170:  
La reacción química que tiene lugar al cargar una célula de yoduro de zinc es la siguiente:
 
La reacción química que tiene lugar al cargar una célula de yoduro de zinc es la siguiente:
   −
<div style="columns:2">
+
<div style="columns:3; width:60%;">
 
En el polo negativo (el cátodo):
 
En el polo negativo (el cátodo):
    
En el polo positivo (el ánodo):
 
En el polo positivo (el ánodo):
−
      
Zn<sup>2</sup>+ + 2e<sup>–</sup>
 
Zn<sup>2</sup>+ + 2e<sup>–</sup>
Línea 180: Línea 179:  
2 I<sup>–</sup>
 
2 I<sup>–</sup>
   −
→Zn
+
→ Zn
 +
 
 +
→ I<sup>2</sup> + 2e<sup>–</sup>
   −
→I<sup>2</sup> + 2e<sup>–</sup>
   
</div>
 
</div>
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En el ánodo se observa una coloración marrón tras un breve período de carga debido al yodo que se forma. La deposición de zinc en el cátodo es difícil de reconocer. En nuestro experimento trabajamos con un electrolito gelificado estacionario. En las verdaderas células de flujo redox se forman sustancias solubles en el cátodo y en el ánodo que se pueden bombear en forma líquida y de esa forma es posible almacenarlas en tanques separados. Los tanques son baratos y es posible almacenar cualquier cantidad que se desee. Además, en este sistema teóricamente es posible realizar todos los ciclos de carga y descarga que se quiera.
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La reacción química que tiene lugar al descargar una célula de yoduro de zinc es la siguiente:
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<div style="columns:3; width:60%;">
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En el polo negativo (el cátodo):
 +
 +
En el polo positivo (el ánodo):
 +
 +
Zn
 +
 +
I<sup>2</sup> + 2e<sup>–</sup>
 +
 +
→ Zn<sup>2+</sup> + 2e<sup>–</sup>
 +
 +
→ 2 I<sup>–</sup>
 +
</div>
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'''Atención:''' Si se carga mucho la célula de yoduro de zinc y con mucha frecuencia una detrás de la otra, ya no desaparece el color marrón en la descarga, lo que molesta a algunos profesores por motivos didácticos. Sin embargo, esto no es un efecto permanente ([[#Para la regeneración de la célula de yoduro de zinc|véase a este respecto el capítulo 4.5.2]]).
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La dirección de giro del motor no cambia, dado que la polarización sigue siendo la misma. Cuando hay mucha radiación solar el motor se mueve durante aproximadamente dos minutos con un tiempo de carga de un minuto.
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====Variantes de ejecución====
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Dado que el material suministrado es suficiente solamente para cuatro grupos de trabajo, el experimento parcial 1 deberían hacerlo los grupos 1 y 2 y los experimentos parciales 2 y 3 los grupos 3 y 4.
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Si hay tiempo suficiente, los grupos pueden intercambiar el material y realizar los experimentos del otro grupo. Lo importante es que los grupos comparen los resultados entre sí.
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Los dos motores solares pequeños (2 mA) y las ocho células solares están a disposición de los cuatro grupos de trabajo.
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===Informaciones adicionales sobre el experimento===
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Para preparar y/o profundizar este experimento encontrará información complementaria en el Portal de Medios de la Siemens Stiftung: https://medienportal.siemens-stiftung.org (Entre otros, encontrará una animación flash sobre la electrólisis del agua y el funcionamiento de la célula de combustible)
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'''Otros posibles experimentos:'''
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Aparte de los sistemas de almacenamiento presentados, con pocos medios también se puede abordar el funcionamiento de las centrales hidroeléctricas de almacenamiento y las centrales de almacenamiento de aire comprimido.
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*Centrales hidroeléctricas de almacenamiento: Un vaso lleno de agua se coloca sobre un armario. El agua que baja por una manguera acciona una turbina de agua.
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*Centrales de almacenamiento de aire comprimido: Se infla un globo y se utiliza para accionar una turbina de viento.
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===Observaciones sobre la realización del experimento===
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====Lugar en el que se realiza el experimento====
 +
No se requiere un lugar especial para realizar los experimentos.
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 +
====Tiempo necesario====
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{|class="wikitable" style="width:80%; margin:1em auto 1em auto; background:#ffffff;"
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|'''Preparación, realización, evaluación y debate'''
 +
|- valign="top"
 +
|Experimento parcial 1
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|style="text-align:center;"|60 min.
 +
|- valign="top"
 +
|Experimento parcial 2
 +
|style="text-align:center;"|60 min.
 +
|- valign="top"
 +
|Experimento parcial 3
 +
|style="text-align:center;"|60 min.
 +
|- valign="top"
 +
|Realización de todos los experimentos en bloque
 +
|style="text-align:center;"|180 min.
 +
|}
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 +
====Advertencias de seguridad====
 +
Los experimentos sólo pueden ser realizados bajo la vigilancia del profesor o de la profesora.
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 +
Hay que advertir a los alumnos y alumnas que los materiales suministrados sólo se deben utilizar siguiendo las instrucciones correspondientes.
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En estos experimentos tenga en cuenta los siguientes peligros y llame la atención de los alumnos y alumnas a este respecto:
 +
*En el experimento parcial 1 los alumnos y alumnas deben llevar gafas de protección. Llame la atención de los alumnos y alumnas respecto a las medidas de primeros auxilios en caso de que se salpiquen con carbonato de sodio o con solución sódica en los ojos o sobre la piel (alcanza con enjuagarse en seguida con agua).
 +
 +
Según la nueva normativa internacional GHS sobre sustancias peligrosas: “Atención”
 +
[[Archivo:Indicaciones de peligro H H332, H312, H400.jpg|195px|center|thumbnail|Indicaciones de peligro H: H319 <br> Indicaciones P: P260, P305, P351, P338]]
 +
 +
*Hay peligro de quemaduras y de incendio al trabajar con fuego. Antes de utilizar por primera vez los encendedores el profesor o la profesora tiene que controlar que funcionen bien, especialmente para regular la altura de la llama.
 +
*Las células electrolíticas tienen que ser eliminadas correctamente. Es conveniente que el profesor o la profesora guarde la solución sódica ya que se puede volver a utilizar una y otra vez.
 +
*Experimento parcial 3: La célula de yoduro de zinc no se debe desmontar porque si no ya no funcionará y podrían salir sustancias químicas que causan irritaciones.
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 +
====Aparatos y materiales====
 +
'''A adquirir o preparar previamente:'''
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*Solución sódica: Por motivos de seguridad, el profesor o la profesora debería preparar antes de empezar el experimento aprox. 500 m. de carbonato de sodio saturado en un recipiente de almacenamiento adecuado (véase también la indicación relativa a la lista de materiales).
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*Tiras de cartón para montar las células solares
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*Reloj (alcanza con un reloj de pulsera con segundero)
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*En caso de que no haya suficiente luz del sol, debería disponerse de lámparas de mesa o similares con focos halógenos de al menos 20 W.
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*Por grupo de alumnos: un encendedor (de ser posible un encendedor de chispa) o fósforos.
 +
 +
'''Incluido en el suministro:'''
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Según el experimento parcial los aparatos y materiales alcanzan para que dos a cuatro grupos de alumnos realicen los experimentos en paralelo.
 +
 +
El cableado y la utilización correctos del multímetro, los LED y el motor es algo que debería aclarar el profesor de antemano en función de los conocimientos de los alumnos y alumnas, si hace falta haciendo una demostración.
 +
 +
Los materiales y aparatos importantes para la seguridad deben ser controlados antes de entregárselos a los alumnos y alumnos para comprobar que funcionen correctamente.
 +
 +
Para un grupo de alumnos se requieren los siguientes materiales de la caja:
 +
 +
{|class="wikitable" style="width:80%; margin:1em auto 1em auto; background:#ffffff;"
 +
|- valign="top"
 +
|style="text-align:center;"|'''Material'''
 +
|style="text-align:center;"|'''Cantidad'''
 +
|- valign="top"
 +
|Banda elástica
 +
|style="text-align:center;"|4x
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|- valign="top"
 +
|
 +
|style="text-align:center;"|
 +
|}
Carlos Mulul
nuke, Administradores
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