martes, 29 de julio de 2014

Temperatura y calor.

La temperatura y el calor son dos conceptos sobre los que hay bastante confusión pues aunque existe una relación entre ellos, son bien diferentes. La temperatura es una magnitud y por lo tanto podemos medirla. La definimos como el resultado de una medición, y el calor, como una transferencia de energía. El calor en realidad es el paso de energía desde el  cuerpo de más temperatura al de menos temperatura.

Partiendo de que todo lo que existe en la naturaleza se mueve,  deducimos que los átomos que forman los cuerpos y por lo tanto sus moléculas están también en continuo movimiento.




Si definimos la temperatura como la medida de la agitación térmica de las partículas de un cuerpo, podemos concluir lo siguiente: que si las partículas de un cuerpo tienen una gran agitación térmica su temperatura será alta. Por el contrario, si estas partículas tienen poca agitación térmica la temperatura será baja.

La temperatura la medimos con un termómetro. Un termómetro es un instrumento que sirve para medir la temperatura.  Calibrar un termómetro es construir la escala que nos servirá para medir la temperatura de los cuerpos.

Las unidades que podemos emplear para medir la temperatura son el grado Celsius, el grado Fahrenheit y el grado Kelvin.  Como podemos observar en el mapa conceptual de la fotografía que ilustra esta entrada titulado temperatura, existen dos escalas centígradas que son la Celsius y la Kelvin. Tanto una como otra son centígradas porque del punto de fusión del agua al punto de ebullición en dichas escalas se han practicado 100 divisiones y cada división es un grado. En la Celsius, el punto de fusión del agua pura es el 0º C y el de ebullición,  los  100º C.  En la Kelvin, el punto de fusión es el 273º K, y el de ebullición, el 373º K.

La escala Fahrenheit, tiene a diferencia de las otras dos, 180 divisiones,  pues el paso de sólido a líquido o fusión del agua es el 32º F, y el de líquido a gas o ebullición, es el 212º F.

En los átomos y las moléculas que componen los cuerpos encontramos movimiento. Los átomos de cualquier sólido vibran y en consecuencia sus moléculas también vibran. Los átomos y moléculas de un gas como de cualquier fluído también vibran; pero a la vez  y a diferencia de los sólidos, estas partículas, pueden trasladarse a lo largo, ancho y alto del recipiente que contiene dicho fluído.

Las moléculas y átomos de los cuerpos dejan de vibrar, es decir, su agitación térmica es nula, en el llamado cero absoluto que corresponde a los  – 273º C,  o  – 460º Fahrenheit.

Podemos establecer una proporción entre las tres escalas. Dicha proporción,  es la que aparece en la ilustración que sigue  completada con la resolución de un  problema tipo. En dicho problema se aplica la proporción que necesitamos, utilizando para ello dos de las tres razones que se expresan al principio. Estas  dos razones que usamos, son las de las dos escalas que nos propone el enunciado del problema con sus datos e  incógnita.




Deberemos dar a los alumnos algunas normas para facilitarles la resolución de los problemas de temperatura en los que  utilizamos la proporción  que se establece entre las tres  escalas termométricas. Así,  si en un problema nos piden ¿Cuántos grados Celsius son equis grados Kelvin? Procederemos siempre de la siguiente forma para utilizar dicha proporción y establecer la fórmula a aplicar en cada caso.

1. Utilizaremos las dos razones que nos convengan. En el  supuesto de la pregunta formulada en el párrafo anterior, caso que nos ocupa, al ser Celsius y Kelvin las dos escalas termométricas utilizadas, escogeremos la razón de los º C,  y la razón de los º K, desechando la razón de los º F,  por no aparecer ninguna dato en esta escala en el  enunciado.

2. Para que resulte más fácil colocaremos como primera razón la de la escala termométrica que queremos averiguar, y como segunda razón  la de la escala termométrica de la que nos dan los grados como dato. Siguiendo esta segunda indicación, tendremos lo que nos piden o incógnita, despejada con toda comodidad.





El calor es la transferencia de energía desde el cuerpo de más temperatura al de menos temperatura. El calor, se transmite de tres formas distintas: por conducción, convección y radiación.

Por conducción, se transmite  sólo en los cuerpos sólidos y consiste en ir pasando  el calor de una partícula a otra.

El calor se transmite por corrientes de convección en los líquidos y se origina en estos por cambios de densidad.

El calor se transmite por radiación a través del vacío gracias a las radiaciones electromagnéticas.

Todo lo expresado en los párrafos anteriores  puede dárseles a los alumnos en mapas conceptuales  como podéis observar en la ilustración que sigue.

Como podéis observar,  lo expresado  en el texto sobre el calor es lo mismo que he expresado en el mapa conceptual  que aparece en la ilustración que sigue, pero este último, el mapa conceptual, es  mucho más eficaz pues es mucho más fácil de asimilar. Sobre todo si el alumno lo confecciona a partir del texto y de las explicaciones del profesor. Los contenidos en él expresados, están más ordenados y claros ya que  con un solo golpe de vista accedemos a toda la información totalmente estructurada facilitando así su asimilación; es decir, su aprendizaje. Por lo tanto el mapa conceptual tiene mucho más valor y eficacia  didáctica que el texto convencional




Denominamos conducción a la propagación del calor en los cuerpos sólidos. El calor en los cuerpos sólidos se propaga de partícula en partícula. Al calentar un punto de un sólido, las partículas próximas al foco de calor oscilan con mayor energía y comunican su energía a las partículas vecinas y estas, a otras más alejadas con lo cual  de este modo afecta al calentamiento de todo el cuerpo.

Los cuerpos con relación al calor  podemos clasificarlos en buenos conductores y malos conductores.  Son buenos conductores  los metales en general como el hierro, el cobre… etc.  Son malos conductores los no metales,  plástico, vidrio y madera.

Llamamos convección a la propagación del calor en los fluidos. Al calentar un líquido la posición cercana al foco de calor se dilata más que el resto. Al aumentar el volumen de las partículas donde está el foco de calor, disminuye su densidad, por lo que son más ligeras estas partículas que las de todo el fluido que lo rodea y se elevan, siendo ocupado su lugar por masas más frías con partículas que pesan más, creándose una corriente de convección en forma circular. Las corrientes  de convección se originan por cambios de densidad.

Llamamos radiación a la propagación del calor en el vacío. Todos los cuerpos emiten radiación térmica dependiendo de su temperatura. Cuanto mayor es la temperatura mayor es la radiación.

Las leyes de la radiación son: Los cuerpos se enfrían al emitir radiación. Los cuerpos se calientan al recibir radiación.

El calor al ser una forma de energía se mide en Julios que es la unidad del Sistema Internacional (S. I.) también en este sistema se utiliza la caloría.




Para hallar cuantas calorías  son  equis Julios  o viceversa  y facilitar a los alumnos el  despeje de cualquiera de estas dos incógnitas,  podemos utilizar la señal de tráfico que aparece en la ilustración. 

Si queréis consultar todo lo relacionado con este recurso al que denomino señal de tráfico su interpretación didáctica, así como otra serie de recursos y estrategias de aprendizaje que podemos utilizar en ésta como en otras asignaturas podéis adentraros en: http://elinquietojubiladocristobal.blogspot.com.es/2007/12/la-asignatura-de-naturales-o-de.html o en...

La señal de tráfico de la ilustración anterior nos sirve para despejar el término que nos interesa y solucionar en este caso los problemas  sobre el calor  en la ilustración que sigue:




Espero  con esta entrada facilitar a cualquier alumno que este enfrascado con este tema y necesite información  sobre él, su comprensión y asimilación. Aprovecho también este texto para  aclarar algunos aspectos didácticos que afectan a la forma de exponerlo y trabajarlo.