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FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR
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TEMA7
EL CALOR Y LA TEMPERATURA
¿Qué es la temperatura de un cuerpo?
En temas anteriores estudiamos la Teoría cinético molecular de la materia con el fin de explicar el diferente comportamiento que tenían los gases, los líquidos y los sólidos.
Según esta teoría, toda la materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas moléculas, que son tan pequeñas que en un granito de arena de playa podemos
encontrar trillones de ellas. Las moléculas se organizan de manera diferente según se trate de un sólido, de un líquido o de un gas:
Pero además, las moléculas no están quietas, sino que se mueven continuamente
vibrando y desplazándose unas con respecto a otras. Cuanto mayor sea la temperatura del cuerpo mayor será la velocidad con la que se mueven sus moléculas. Así pues, la temperatura de un cuerpo es una medida macroscópica de lo rápido que se mueven
sus moléculas. Además, desde el punto de vista energético, cuanto mayor sea la temperatura de un cuerpo mayor será su contenido en energía térmica. Por tanto, la temperatura de un cuerpo, su energía térmica y la velocidad de sus moléculas están
relacionadas.
¿Cómo podemos conocer la temperatura de un cuerpo?
La temperatura se mide con los termómetros. Existen muchos tipos de termómetros: de mercurio (que ya no se fabrican porque contaminan mucho), de alcohol, digitales, etc.
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La unidad que utilizamos para expresar la temperatura es el grado centígrado o grado Celsius, ºC. Para definir esta unidad se define como 0 ºC la temperatura a la que
solidifica el agua pura, y como 100 ºC la temperatura a la que hierve el agua pura. Luego se divide en cien partes iguales ese intervalo y cada centésima parte es un grado
centígrado.
La temperatura de un cuerpo puede estar comprendida entre – 273 ºC (moléculas quietas) y + infinito. Teniendo
en cuenta esto, existe otra escala que denominamos escala absoluta de temperaturas o escala Kelvin.
La unidad de temperatura en esta escala es el grado Kelvin, K. En esta escala la temperatura más baja que
puede existir es 0 K (cero absoluto), que equivale a -273 ºC. Para cambiar de
unidades hay que sumar o restar 273, según corresponda.
A1. Indica en el termómetro de la figura las siguientes temperaturas (presta atención
a la escala graduada). Hazlo como en el ejemplo 1:
1. Punto de fusión del agua: 0 ºC
2. Punto de ebullición del agua: 100 ºC
3. Punto de congelación del alcohol: 18 ºC
4. Punto de ebullición del alcohol: 78 ºC
5. Temperatura ambiente un día de mayo: 26 ºC
6. Máxima alcanzada en agosto de 2016: 44 ºC
7. Temperatura en la superficie lunar: 63 ºC
¿Qué temperatura marca el termómetro?
Sumamos 273
Restamos 273
0 ºC
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A2. Completa la siguiente tabla realizando los cambios de unidades que corresponda:
Temperatura
ambiente
Cero
absoluto
Fusión
del hielo
Ebullición
del agua
Fusión del
diamante
Condensación
del oxígeno
Solidificación
del alcohol
Superficie
del Sol
ºC 23 0 100 114
K 0 3.823 90 5.778
A3. Vamos a calentar un poco un vaso de agua en el microondas y vamos a
registrar su Tª. También vamos a medir la Tª de un poco de aceite. A
continuación vamos a mezclar el agua y el aceite y vamos a observar que
pasa con sus temperaturas durante un tiempo.
a) Copia las gráficas de las temperaturas durante los primeros minurtos e indica
cuál corresponde al agua y cuál al aceite
Tª (ºC)
t (min)
b) Explica lo que está pasando con la Tª del agua y con la Tª del aceite.
c) ¿Hasta cuándo crees que va a ocurrir esto?
¿Qué ocurre cuando dos cuerpos que están a diferente temperatura se ponen en contacto?
La experiencia nos dice que cuando ponemos en contacto dos cuerpos a diferente temperatura, la temperatura final que se alcanza está comprendida entre la del cuerpo frío y la del cuerpo caliente. Así pues, cuando dos cuerpos a diferente temperatura se
ponen en contacto térmico, el cuerpo caliente cede energía térmica al cuerpo frío hasta que se igualan las temperaturas. En ese momento decimos que se alcanza el
equilibrio térmico
Los científicos llaman calor a la energía térmica transferida desde un cuerpo caliente a otro frío con el que se encuentra en contacto térmico.
Como es una energía transferida, el calor se mide también en julios o en calorías.
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A4. Trata de explicar en términos de energía qué ha ocurrido entre el agua
y el aceite en la experiencia de la actividad anterior.
Realiza en casa la ficha 1 sobre la gráfica de calentamiento/enfriamiento del
aceite/agua.
A5. Indica en cuáles de los siguientes procesos se transfiere energía mediante calor y en cuáles
no. En los que sea que SÍ indica de qué cuerpo a qué cuerpo está pasando energía térmica. En
los que sea que NO indica el por qué.
a) Una habitación caliente se enfría durante la noche: SI / NO
b) Un hielo en un vaso con agua se acaba fundiendo: SI / NO
c) Un ascensor se eleva desde el portal hasta el quinto piso: SI / NO
d) El agua de un cazo puesto al fuego se calienta: SI / NO
e) Una pelota cae desde un tercer piso hasta la calle: SI / NO
Explica ahora qué tienen en común todos los procesos anteriores en los que SÍ se transfiere
energía mediante calor
¿Qué efectos produce el calor sobre los cuerpos?
Cuando un cuerpo recibe calor aumenta su energía térmica y, como consecuencia, pueden ocurrirle dos cosas:
a) Puede aumentar su temperatura a la vez que aumenta su volumen, y a este efecto se le llama dilatación. El proceso contrario se denomina contracción, de modo que cuando un cuerpo cede calor, pierde energía térmica y disminuye su temperatura a la vez que disminuye su volumen.
b) Puede cambiar de estado sólido a estado líquido, o de estado líquido a estado gaseoso, sin cambiar su temperatura. Si, por el contrario, cede calor pueden ocurrir los cambios de estado contrarios: de sólido a líquido o de gaseoso a líquido.
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A6. Escribe debajo de cada imagen el efecto producido por el calor.
A7. Justifica la existencia de las juntas de dilatación en cada una de las siguientes imágenes:
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A8. Explica cómo podría haberse
evitado el deterioro que se muestra en
cada una de las siguientes imágenes:
A9. La meteorización física causada por la temperatura es un proceso geológico muy común
cuyas consecuencias se pueden apreciar en el paisaje. Las imágenes muestran ejemplos de ello.
Busca en internet en qué consiste la meteorización física causada
por la temperatura y resume la información en esta actividad.
¿De qué formas puede propagarse el calor?
El calor puede propagarse de zonas calientes a zonas frías de tres maneras posibles:
a) Por conducción, a través de los sólidos. Los materiales sólidos que transmiten bien el calor se llaman conductores, como los metales. Por el contrario, los que transmiten mal el calor se llaman aislantes, como la madera, el corcho o el plástico.
b) Por convección, a través de líquidos y gases. En este caso el calor se transmite siempre en sentido ascendente, pues los líquidos o gases calientes son menos densos que los fríos, y por eso tienden a “flotar” los calientes.
c) Por radiación, a través del aire o del espacio vacío. En este caso el calor se transmite en todas las direcciones y recibe el nombre de radiación térmica.
Muchas veces el calor se propaga por convección y por radiación a la vez, como cuando encendemos
una llama o un calefactor. En estos casos, sin embargo, por
convección se transmite mayor cantidad de calor
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A10. Indica debajo de cada ilustración la forma en que se está propagando el calor y explica
brevemente por qué has hecho esa elección:
A11. Trata de explicar las siguientes situaciones con lo que has aprendido. En caso de no saber
hacerlo busca la información necesaria en internet.
A12. Señala la opción correcta en cada caso utilizando lo que hayas
aprendido en este tema.
a) Las persianas que ponemos en las ventanas de nuestras casas:
o Tienen la única función de aislar térmicamente las habitaciones
porque al estar hechas de plástico son buenos aislantes
o Tienen la única función de regular la entrada de luz en las
habitaciones al tenerlas subidas o bajadas
o Cumplen una doble función: aislamiento térmico y regular la entrada de luz
Plástico
Metal
Las sartenes suelen tener
el mango de madera y la
base de metal
En los países cálidos las
casas se encalan o se
pintan de blanco
Los radiadores de una casa
deben colocarse siempre
bajo las ventanas
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b) En invierno, cuando es de día:
o Es mejor tener las persianas abiertas para que entre luz y así no tener que encender las
bombillas
o Es mejor cerrar las persianas para que el calor de la casa no se escape a través de los
cristales, aunque tengamos que encender las bombillas
o Lo mejor es dejarlas a medio subir para que entre algo de luz y no se escape mucho
calor
c) En invierno, cuando es de noche:
o Es mejor tener las persianas bajadas para que el calor de la habitación no se escape a
través de los cristales, ya que de todos modos tenemos que encender las bombillas
o Es mejor tener las persianas subidas porque de todos modos los cristales ya son buenos
aislantes y no dejan que se escape el calor de la habitación
o Lo mejor es dejarlas a medio subir para que entre algo de luz de las farolas de la calle
y no se escape mucho calor
d) En verano, cuando es de día:
o Es mejor tener las persianas bajadas para que la radiación solar no caliente demasiado
las habitaciones, aunque tengamos que encender las bombillas
o Es mejor tener las persianas subidas para que entre luz, ya que la radiación solar no
calienta nada las habitaciones
o Lo mejor es dejarlas a medio subir para que entre algo de luz y la radiación solar no
caliente demasiado las habitaciones
A13. Imagina dos cubitos de hielo. Uno de ellos lo dejamos dentro de un
vaso y el otro lo abrigamos bien con lana y lo metemos en otro vaso.
a) Emite una hipótesis indicando cuál de los dos crees tú que se fundirá
antes. Lo más importante es que justifiques tu respuesta con lo que
hayas aprendido en este tema.
b) Una vez que realicemos la experiencia indica si tu hipótesis era correcta o incorrecta. En
caso de que fuera incorrecta comenta en qué había fallado tu razonamiento.
A14. Los termos (o vasos Dewar) sirven para mantener bebidas
frías o calientes durante mucho tiempo. Busca en internet cómo
funciona un termo y resúmelo.
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A15. Imagina que repetimos la experiencia en la que poníamos en contacto térmico agua
caliente con aceite a temperatura ambiente, y que vamos registrando en una gráfica cómo
varían sus temperaturas con el tiempo. Pero imagina que ahora introducimos el vaso dentro de
una caja de corcho. Elige entre las siguientes gráficas cuál crees tú que será la que mejor
represente cómo evolucionarán las temperaturas del agua y del aceite con el tiempo. Justifica
tu respuesta utilizando lo que has aprendido en este tema.
Justificación
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A16. Observa la imagen del edificio y
responde a las siguientes preguntas.
a) ¿En qué estación del año crees que
se encuentran?
b) ¿Por qué las casas de los vecinos
de la izquierda se encuentran
todas a 25 ºC y las de la derecha a
una temperatura mayor? (Fíjate
bien en los materiales de
construcción)
c) ¿Qué vecinos crees que hacen un
uso más racional de la energía, los
de la izquierda o los de la
derecha? Explica por qué.
d) Trata de explicar por qué la
temperatura de las casas de la
derecha va creciendo conforme subimos en el edificio. Utiliza ideas que hayas aprendido en
este tema.
e) ¿Cuál crees tú que puede ser la temperatura del exterior? Trata de dar una explicación.
f) Los pisos de la izquierda salen un poco más caros porque se han construido con mejores
materiales, pero a la larga salen más rentables. Explica cómo es posible que salgan más
rentables si son más caros.
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A17. Cuando estamos en la orilla de la playa y no hace viento notamos por el día una brisa
marina que viene del mar, pero si es de noche esa brisa, llamada terral, viene de tierra
adentro. Con ayuda de las siguientes imágenes explica junto a cada una de ellas por qué se
produce la brisa marina y por qué se produce el terral.
¿Con qué forma de propagación del calor están relacionados estos fenómenos:
con la radiación, con la convección o con la conducción?
A18. Explica cómo las corrientes de convección que
aparecen en el magma que hay en el interior de la
Tierra originan volcanes como los de la imagen de la
derecha.
Para finalizar, realiza el crucigrama que te entregará tu profesor.
