A diario nos vemos enfrentados a situaciones en que la transferencia del calor es algo casi natural. En la imagen puedes observar cómo en una situación cotidiana los procesos de transferencia ocurren sin darnos cuenta.
a. Convección
La convección es un mecanismo de transferencia de energía que se da principalmente en fluidos (líquidos y gases), además de algunos sólidos en situaciones especiales de altas temperaturas y presión, como son las rocas en el manto al interior de la Tierra. Por ejemplo la masa de agua dentro de la tetera. Cuando esta aumenta su temperatura, las partículas comienzan a ocupar más espacio, disminuyendo su densidad. Al ocurrir esto, las masas de agua más frías y con mayor densidad descienden y las más calientes suben. A este movimiento rotatorio de masas del fluido se le llama corriente convectiva.
b. Conducción
Cuando el atizador entra en contacto con las brasas de la chimenea, el calor se comienza a transmitir a lo largo del cuerpo, lo que aumenta su temperatura. Un guante o un paño húmedo evita que nos quememos, debido a que su capacidad de conducción térmica no es buena. La conductividad térmica es una propiedad de los materiales que depende de la libertad que tienen los electrones para moverse dentro del material. Los buenos conductores térmicos, como los metales, poseen en sus átomos electrones libres que se liberan con facilidad para conducir la energía. Los malos conductores, como la lana, la madera, la paja, el papel, el corcho, etc., tienen sus electrones más fijos, en los extremos de los átomos. A estos materiales se les conoce como aislantes térmicos.
Lección 2
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Lección 2: ¿Por qué no son lo mismo calor y temperatura?
c. Radiación:
Todos los cuerpos con temperaturas sobre el cero absoluto emiten calor hacia el entorno en forma de radiación infrarroja. La frecuencia de esta radiación depende esencialmente de la temperatura del cuerpo; por ejemplo, las personas poseen cierta temperatura corporal y emiten ondas en el infrarrojo. Cuando un metal eleva su temperatura a un valor muy superior al del cuerpo humano, apreciamos que su coloración cambia. Esto sucede porque la frecuencia de la radiación es mayor y se encuentra en el espectro visible. La emisión de calor por radiación es la única forma de transferencia que existe en la cual los cuerpos no necesariamente necesitan estar en contacto. El calor emitido en forma de ondas electromagnéticas puede viajar por el vacío y llegar a nuestra piel como ocurre cada día con la luz del Sol, que debe viajar 150 millones de kilómetros por el espacio casi vacío.
Ya sabemos que el calor se mueve entre los cuerpos, o entre un cuerpo y el entorno, solo si existe una diferencia de temperatura. Los mecanismos por los cuales se realiza esta transferencia son tres: conducción, radiación y convección. Podemos estudiarlos por separado, pero en la naturaleza estos tres procesos no ocurren por separado.
Actividad 5
1. ¿Qué otras situaciones de conducción térmica puedes identificar en la imagen central?
2. La ropa cumple la función de aislarnos térmicamente del entorno. Explica qué procesos de transferencia del calor se dan entre tu cuerpo y el entorno.
3. Nombra al menos tres situaciones cotidianas en las que el calor se transmita por convección.
4. ¿Por qué tomamos café en vasos hechos de materiales aislantes térmicos y no en vasos de metal? Fundamenta.
Unidad 3
Unidad 3
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Como has aprendido, el calor se propaga de distintas formas, puede ser por conducción, convección o radiación. Dependiendo de las condiciones, se presentará un tipo u otro de propagación.
Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas, en las cuales deberás determinar las distintas formas de propagación de calor.
1. Frota fuertemente tus manos y acércalas a las manos de otra persona sin tocarlas. Luego, intercambien roles.
a. ¿Percibes un cambio en tus manos después de frotarlas?
b. ¿Qué cambios percibes cuando la otra persona acerca sus manos a las tuyas?
c. ¿Hay transferencia de calor en esta situación?, ¿qué mecanismos están involucrados?
2. En este momento, hay a tu alrededor muchas situaciones donde existe transferencia de calor. Identifica cuerpos u objetos que estén recibiendo calor por:
a. conducción.
b. convección.
c. radiación.
3. Observa la imagen, y determina en qué situaciones existe propagación por:
a. conducción.
b. convección.
c. radiación.
Actividad 6
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Lección 2: ¿Por qué no son lo mismo calor y temperatura?
ACTIVIDADES DE cierre
Realiza la siguiente actividad utilizando lo aprendido en esta lección.
Para esta actividad necesitas un cronómetro, tres recipientes, uno con agua fría (A), otro con agua tibia (B) y tercero con agua caliente, pero que no queme (C).
1. Introduce tu mano derecha en el recipiente con agua fría y tu mano izquierda en el con agua caliente.
2. Mantenlas dentro del agua durante dos minutos y luego introduce rápidamente ambas manos en el recipiente con agua tibia.
3. Manten las manos dentro del agua tibia durante dos minutos y analiza lo que percibes en ellas. Luego, responde las siguiente preguntas:
a. ¿Cuál fue tu sensación de la temperatura del agua en el recipiente B al momento de ingresar tus manos?, ¿fue la misma para ambas manos? b. ¿Cómo podrías explicar la diferencia en la sensación térmica entre ambas
manos?
c. Luego de dos minutos con las manos dentro del agua tibia, ¿qué ocurrió con la sensación térmica del agua en cada mano?
d. Explica el proceso de transferencia del calor al momento de ingresar las manos en el recipiente B.
e. De acuerdo a lo estudiado en esta lección, ¿de qué forma podrías describir los conceptos de “frío” y “calor”?
f. ¿Cómo son los estados de agitación de las partículas del agua en cada recipiente?