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. Tantola 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
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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:
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:
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.
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