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

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.En aquest treball analitzem les dificultats conceptuals i epistemològiques que tenen sobre termoquímica estudiants universitaris dels últims cursos de Física, Química i Enginyeria Química. Per a això s'han aplicat a una mostra de 35 d'aquests futurs professors dos qüestionaris sobre efectes tèrmics en fenòmens físics i químics que han d'explicar i s'han categoritzat les seves respostes segons els raonaments usats. S'ha constatat que la majoria dels estudiants no saben delimitar en el nivell macroscòpic els sistemes que interaccionen, no utilitzen el concepte d'energia interna ni la primera llei de la termodinàmica en els processos físics i químics. Molt pocs d'aquests professors en formació usen raonaments de tipus submicroscópic per explicar aquests efectes en els canvis físics i químics i, quan ho fan, la majoria de les seves explicacions són incorrectes.In this paper we analyze the conceptual and epistemological difficulties which have on thermochemical the physics, chemistry and chemical engineering students that they are preparing to be teachers of physics and chemistry. It has been applied to a sample of 35 prospective teachers' two questionnaires on thermal effects in physical and chemical phenomena that explain them and we have categorized their responses according to the reasoning used. It has been confirmed that most of the students do not know delimit systems that interact, do not use the concept of internal energy and the first law of thermodynamics in physical processes. Almost none trainee teachers use submicroscopic reasoning to explain these thermal effects in the physical and chemical changes and almost every explanations are incorrect

La historia del primer principio de la Termodinámica y sus implicaciones didácticas

SUMMARY In this work is carried out a brief historical and epistemological introduction of the thermodynamics¿ birth as a modern science. It is shown, likewise, how this history can contribute to improve the teaching of thermodynamics and to overcome some students¿ difficulties. Keywords: history of science; thermodynamics¿ teaching & learnin

Profundizando en la educación científica: aspectos epistemológicos y metodológicos a tener en cuenta en la enseñanza.

ABSTRACT The main objective of this paper is to present teachers with some of the achievements of research on science didactics. First, it shows how the history and epistemology of science, in particular in Chemistry, are contributing to improvements in teaching, considering the inclusion of conceptual and epistemological aspects that facilitate scientific literacy. In particular, examples in building key concepts in school Chemistry are presented, such as the weight of gases, the idea of substance and chemical element. It also warns teachers of some of the critical topics about the nature of science. Secondly, a brief presentation of the major traditions of research on scientific and technological literacy is presented: the conceptual, the sociocultural and critical changes. Finally, some methodological guidelines of learning that have already been successfully used in teaching specific subjects in Physics and Chemistry, such as the oriented research model, are presented. Keywords: science education; history and epistemology of science; scientific and technological literacy; learning as oriented research; Physics and Chemistry teaching

Pumppujen energiatehokkuuden mittaus ja optimointi

TIIVISTELMÄ KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Energiatekniikka SATU ROUVINEN Pumppujen energiatehokkuuden mittaus ja optimointi Työn ohjaaja Markku Huhtinen (AMK), Niina Aranto(LUT) Toimeksiantaja LUT, Hamina Terminal Services Oy Toukokuu 2009 Avainsanat ruuvipumppu, keskipakopumppu, metanoli, energiatehokkuus Työn tarkoituksena oli tutkia toimeksiantona Hamina Terminal Services Oy:n pumppujen energiatehokkuutta sekä optimoida ne mittausten ja laskujen tulosten mukaisesti. Lisäksi tutkittiin, voisiko yrityksen pumppauksista aiheutuvia tehopiikkejä pienentää. Toimeksianto suoritettiin yhteistyössä Lappeenrannan Yliopiston kanssa. Mittaukset suoritettiin pumppaamon suurimmilla pumpuilla eli junanvaunujen purkaukseen käytetyillä ruuvipumpuilla ja laivauksessa käytettävillä keskipakoispumpuilla. Pumppaamossa olevien kahden 160 kW:n ruuvipumpun moottorit olivat mitoitettu väärin, ainakin kun pumpattiin metanolia, pumppu toimi vain 25 %:n hyötysuhteella. Uudella moottorilla ja pumpulla saisi paremman hyötysuhteen, mutta johtuen pumpun lyhyestä vuotuisesta käyttöajasta takaisinmaksuaika venyy jopa kymmeneksi vuodeksi. Keskipakoispumppu- mittauksessa huomattiin, että taajuusmuuttajasäätö toisi merkittävän säästön laivauksessa käytettävän keskipakopumpun energiakustannuksiin. Keskipakoispumppuja käytetään pumpatessa kemikaaleja säiliöstä laivaan. Näiden pumppujen mittauksissa huomattiin, että taajuusmuuttajasäätö toisi merkittävän säästön energiakustannuksiin. Taajuusmuuttajan takaisinmaksuaika olisi n. 3,5 vuotta.ABSTRACT KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU University of Applied Sciences Energytechnic SATU ROUVINEN Optimising and measuring energy efficiency of pumps Bachelor´s Thesis Supervisors Markku Huhtinen, Niina Aranto Commissioned by LUT, Hamina Terminal Services Oy April 2009 Keywords screw pump, middle pressure pump, methanol, energy efficiency The main thing for this thesis was to solve as assignment Hamina Terminal Services Oy ´s pumps energy efficiency and also to optimise them according to measuring and calculation. The base of this thesis was to figure out, where from this companys energy peaks come from. Assignment was made as an association with Lappeenranta University of Technology and Hamina Terminal Services Oy. Measurements were executed with current and power measurements at Hamina Terminal Services Oy´ s pumping room, with two separate times. At the first time measurements were executed by pumping methanol from a railway wagon to a container. When reading the measurements I noticed that those two existing 160 kW screw pumps motors, which were used in pumping methanol from a railway wagon to a container, were dimensioned too large for this use, at least when pumping methanol. Buying a new right sized motor, would give better save on costs. When measuring and calculating at the second time, had pumping methanol happened from a container to another container using middle pressure pump. This time only one of two pumps was on use. In middle pressure pump measurement noticed I that using frequency converters would give more efficiency for pumps

L'ensenyament-aprenentatge de la termoquímica. Anàlisi crítica i proposta de millora.

RESUM La investigació té com a problema lestudi de les dificultats daprenentatge que tenen els estudiants de nivells preuniversitari i universitari en la Termoquímica i en quina mesura es poden atribuir, entre daltres raons, a les deficiències de un ensenyament que no té en compte els resultats de la recerca en didàctica de les ciències. En cas de resultar positiva aquesta relació savançà una segona hipòtesi segons la qual si es superen les deficiències docents diagnosticades -axiològiques, epistemològiques i metodològiques- es pot millorar la comprensió termoquímica destudiants universitaris mitjançant una seqüència didàctica basada en el model daprenentatge com investigació orientada. Aquestes dues hipòtesis shan fonamentat teòricament i posat en qüestió mitjançant dissenys experimentals convergents i variats que han emprat metodologies qualitatives (entrevistes a 12 estudiants) i quantitatives (qüestionaris a 207 estudiants de 2ón de Batxillerat, 3r i 5é de Química i a 124 professors de Física i Química així com una xarxa danàlisi aplicada a 30 textos de Química de 2ón de Batxillerat i de Química General universitària). En la segona hipòtesi, sha elaborat una seqüència densenyament de Termoquímica per a Batxillerat sobre la qual han reflexionat, com a futurs professors, 35 estudiants de les llicenciatures de Física i Química durant 12 classes en lassignatura de Didàctica de les Ciències Físico-Químiques del cursos 2004-2005 i 2005-2006. Els dos dissenys pretest-postest i postest-postest (amb grups de control) que shan utilitzat han donat molt bons resultats. Duna banda, sha superat el 60% dels 80 errors que tenien en el pretest els estudiants universitaris del grup experimental al resoldre un qüestionari de 5 ítems on shavia daplicar la primera llei de la Termodinàmica i el concepte dentalpia. Daltra banda, sha aconseguit una millora notable en els coneixements termoquímics tant en el postest daquestos estudiants com en la comparació dels seus resultats i els dels grups de control utilitzats (mostres destudiants de 3r i 5é cursos de la carrera de Química) amb una probabilitat igual o superior al 99% de que les diferències significatives trobades siguen degudes a la seqüència didàctica debatuda pel grup experimental. __________________________________________________________________________________________________Research is to study the problem of learning difficulties have preuniversity students and university levels in the Thermochemistry and how much can be attributed, among other things, the shortcomings of an education that is not into account the results of research in science teaching. If this relationship was positive forward a second hypothesis that if we overcome the shortcomings teachers-diagnosed axiological, epistemological and methodological-can improve the understanding Thermochemistry of university students through a teaching sequence based on the model of as research-oriented learning. These two hypotheses are theoretically based and called into question by converging experimental designs and different that have used qualitative methods (interviews with 12 students) and quantitative (questionnaires to 207 students of 2nd Baccalaureate, 3rd and 5th of Chemistry and 124 teachers Physics and Chemistry as well as a network analysis applied to 30 texts of Chemistry 2nd Baccalaureate General Chemistry and university). The second hypothesis has been elaborated a sequence of teaching Thermochemistry for Baccalaureate on which they thought, as future teachers, 35 undergraduate students of Physics and Chemistry for 12 classes in the course of teaching the Chemical-Physical Science courses from 2004-2005 and 2005-2006. The two designs pre-and post-post-post (with control groups) that have been used have given good results. On the one hand, it has exceeded 60% of the 80 errors that were in the pre-college students in the experimental group to resolve a 5-item questionnaire was applied on the first law of thermodynamics and the concept of 'enthalpy. On the other hand, has achieved a significant improvement in knowledge Thermochemistry in the post for these students in the comparison of their results and the control groups used (samples of students in 3rd and 5th years of career Chemistry) with a probability equal to or greater than 99% of the differences found to be due to the teaching sequence discussed by experimental group

La historia del primer principio de la termodinamica y sus implicaciones didacticas

En este trabajo se realiza una breve introducción histórica y epistemológica del nacimiento de la termodinámica como ciencia moderna. Se muestra, así mismo, como esta historia puede contribuir a mejorar la enseñanza de la termodinámica y a superar algunas dificultades de los estudiante

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

El objetivo de este trabajo consiste en diseñar una secuencia de aprendizaje sobre termoquímica como investigación guiada para el bachillerato, implementarla en dos cursillos de Didáctica de las Ciencias para futuros profesores de Física y Química y evaluar su impacto en la mejora del conocimiento termoquímico de estos. Participaron 35 estudiantes de último curso de Física, Química e Ingeniería Química, que discutieron en pequeños grupos sobre la secuencia de enseñanza propuesta en forma de programa de actividades durante 12 sesiones de 2 horas. Para ver la eficacia de la secuencia se aplicó un diseño pre-test/post-test basado en un cuestionario de 5 preguntas abiertas donde había que predecir y explicar los efectos térmicos en 3 fenómenos físicos y 2 químicos. Los resultados muestran que el conocimiento termoquímico de los futuros profesores mejora, si bien el tamaño del efecto logrado no ha sido el mismo en cada uno de los fenómenos