El calor y la temperatura ¿Qué es la temperatura? ¿Qué es el calor? ¿En qué se diferencian? ¿Cómo se relacionan? ¿Cómo se miden? Nivel: 6° Básico Unidad 4 Objetivo de Aprendizaje 14: Diferenciar entre calor y temperatura, considerando que el calor es una forma de energía y la temperatura es una medida de lo caliente de un objeto. Indicadores: Relacionan el concepto de temperatura con la energía cinética media de las partículas de un objeto. Definen el concepto de calor como transferencia de energía. Realizan mediciones de temperatura en diversos objetos del entorno, expresándola en grados Celcius (°C). Observan e identifican objetos que ceden y absorben calor. Comparan el uso de los términos “calor” y “temperatura” en situaciones cotidianas y en situaciones científicas. Establecen y comunican diferencias entre el calor y la temperatura. Objetivo de Aprendizaje 15: Medir e interpretar la información obtenida al calentar y enfriar el agua, considerando las transformaciones de un estado a otro. . Miden y registran la temperatura y el tiempo asociado en el calentamiento y enfriamiento del agua hasta la ocurrencia de cambio de estado. Construyen gráficos con datos de temperatura (T) y tiempo (t) del agua, obtenidos experimentalmente al calentar agua en estado sólido y hasta su ebullición. Explican el comportamiento constante de la temperatura durante los cambios de estado del agua. Establecen similitudes y diferencias entre el comportamiento de la temperatura y del calor en los cambios de estado. 1 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué se debe entender por temperatura? 10 20 30 -10 40 La temperatura la siento con mi cuerpo, pero no soy muy bueno como termómetro, es preferible usar un termómetro de fábrica, como el que se muestra en la imagen. El termómetro muestra que la temperatura ambiente es 26° C. 2 FUENTE DEL AUTOR

¿Cómo son los termómetros? 10 20 30 -10 40 La temperatura la medimos con termómetros. Los hay de muchos tipos. Nos referiremos al que se muestra en la imagen. ¿Ven una línea de color rojo? Es una sustancia que, por efecto de la variación de temperatura, se dilata o contrae dentro de un tubo de vidrio. Mientras más larga es la columna roja, mayor es la temperatura. 4 FUENTE DEL AUTOR

Ejemplos de termómetros De mercurio Electrónico Ambientales 3 Clínicos FUENTE DEL AUTOR

¿Cómo se mide y expresa la temperatura? 10 20 30 -10 40 Hay varias escalas para expresar la temperatura. Usaremos el grado Celsius o °C. En este ejemplo, las marcas muestran que los °C van de 2 en 2, se inician en -10 y terminan en 40. ¿Puedes leer la temperatura que aparece en el termómetro? 5 FUENTE DEL AUTOR

¿Cómo se mide y expresa la temperatura? Aquí ves otro termómetro muy usado, el clínico. Es el instrumento con el cual el médico determina si tenemos fiebre. Debe mantenerse muy apegado a nuestro cuerpo durante algunos minutos. El termómetro clínico de la imagen usa mercurio. 6 FUENTE DEL AUTOR

¿Cómo se mide y expresa la temperatura? deseamos ¿Cuál es la temperatura de una persona sana? Aproximadamente 36° C. ¿Cuál es la temperatura más baja que has soportado en el invierno? En algunos lugares de nuestro país puede llegar hasta 10° C bajo cero o menos. ¿Cuál es la temperatura más alta que has soportado en pleno verano? En algunos lugares puede llegar a 35° C, a la sombra. Fiebre 36° C 7 FUENTE DEL AUTOR

¿Cuál de los dos objetos (A o B) posee mayor temperatura? La temperatura y las partículas que forman la materia El objeto cuyas partículas vibran o se mueven más rápido, posee mayor temperatura. ¿Cuál de los dos objetos (A o B) posee mayor temperatura? Menor temperatura Mayor temperatura A B 8 FUENTE DEL AUTOR

Imagina dos cuerpos (A y B) que inicialmente están: A distinta temperatura. A igual temperatura. ¿Qué ocurrirá con la temperatura de ellos después de un tiempo? ¿Por qué crees tal cosa? 40 °C 10 °C Caso 1 A B 20 °C 20 °C Caso 2 A B 9 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué es el calor? 40 °C 20 °C Primero que nada es energía. Pero no cualquier forma de energía. Es la que se transfiere de un cuerpo que tiene mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura. Por ejemplo, en el dibujo que se muestra, hay transferencia de calor del cuerpo A al B. 40 °C 20 °C Calor 9 A B FUENTE DEL AUTOR

Como puedes ver, los cuerpos no tienen calor. Cuando los dos cuerpos están a la misma temperatura, no hay transferencia de calor del cuerpo A al B. En este caso se dice que los cuerpos A y B están en equilibrio térmico. Recuerda que el calor no es algo material (como átomos o moléculas) que pasan de un cuerpo a otro. 20 °C 20 °C A B Como puedes ver, los cuerpos no tienen calor. 10 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué pasa con la tetera que está al fuego de la cocina? Se transfiere calor del fuego a la tetera y de ésta al agua. También del agua, la tetera y el fuego, al ambiente. Pero, en la práctica, ¿qué es el calor? 11 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué sucede, en pleno verano, esos días en que “hace mucho calor”? El concepto de sólido es complejo. En la figura 2 tal vez lo único estrictamente sólido podría ser el hielo que está en el vaso, eso si está en estado cristalino. En rigor, hasta el vidrio del vaso es un líquido, muy viscoso, pero que escurre con las propiedades macroscópicas de todo líquido. Esta información debe borrarse. Cuando la transferencia de calor es pequeña nos sentimos mal y, para aumentarlo, nos quitamos ropa, extendemos nuestro cuerpo y lo refrescamos con agua y el organismo responde con transpiración. Si la temperatura ambiente es mayor que la de nuestro cuerpo como cuando estamos en la playa al sol en el verano, se transfiere calor desde el ambiente a nuestro cuerpo. Nos sentimos muy acalorados ¿verdad? Eso de “hace mucho calor” no es técnicamente correcto. Lo correcto es decir que la temperatura ambiente es muy alta. Si la temperatura ambiente es 30° C, como la de nuestro cuerpo es de 36° C, se transfiere calor desde nosotros hacia el ambiente. 13 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué sucede, en pleno invierno, esos días en que “hace mucho frío”? El concepto de sólido es complejo. En la figura 2 tal vez lo único estrictamente sólido podría ser el hielo que está en el vaso, eso si está en estado cristalino. En rigor, hasta el vidrio del vaso es un líquido, muy viscoso, pero que escurre con las propiedades macroscópicas de todo líquido. Esta información debe borrarse. 14 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué sucede, en pleno invierno, esos días en que “hace mucho frio”? Decir “hace mucho frío” no es muy preciso. Lo que ocurre es que la temperatura ambiente es baja en comparación con nuestro cuerpo. Si, por ejemplo, la temperatura ambiental fuese 5° C, se propagaría mucho calo desde nuestro cuerpo (que suele estar a 36° C) hacia el ambiente. Cuando esta propagación es muy grande, también nos sentimos molestos, sentimos frío. El concepto de sólido es complejo. En la figura 2 tal vez lo único estrictamente sólido podría ser el hielo que está en el vaso, eso si está en estado cristalino. En rigor, hasta el vidrio del vaso es un líquido, muy viscoso, pero que escurre con las propiedades macroscópicas de todo líquido. Esta información debe borrarse. 14 FUENTE DEL AUTOR

¿Qué diferencias hay entre calor y temperatura? Es energía que se transfiere de un objeto a otro. Los objetos poseen una temperatura porque sus moléculas están en constante movimiento. No hay un instrumento que lo mida directamente. El movimiento de las moléculas se puede medir con un termómetro. Su unidad de medición es de energía (joule o calorías). Su unidad de medición es el °C (grados Celsius), entre otros. 15 FUENTE DEL AUTOR

Los cuerpos A y B tienen cierta temperatura y se está transfiriendo calor de A a B. A transfiere calor a B. 50 °C 20 °C Calor A B Después de un rato… 16 FUENTE DEL AUTOR

Los cuerpos A y B tienen la misma temperatura Los cuerpos A y B tienen la misma temperatura. En este caso no se transfiere calor. ¿Por qué? 35°C 35°C A B Los cuerpos alcanzaron la temperatura de equilibrio 17 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia Hagamos el siguiente experimento. 1. Coloquemos hielo molido en un recipiente e insertemos un termómetro. 18 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿Qué crees que ocurrirá con la temperatura del agua mientras está cambiando de estado? Por ejemplo cuando el cubo de hielo se está fundiendo o cuando el agua en la tetera está hirviendo. 18 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia Curioso, mientras se producen los cambios de estado, la temperatura del agua permanece estable, no cambia. Eso lo descubrió Anders Celsius. A esas temperaturas las denominó 0 °C y 100 °C 2. Apliquémosle calor y, cada 1 minuto, leamos y anotemos lo que marca el termómetro. 100 °C 0 °C 19 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿Cómo será el gráfico que represente la temperatura del agua a medida que pasa el tiempo? Temperatura 100 Tiempo 20 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿En qué estado se encontraba el agua durante el tiempo que se indica? Temperatura Correcto, sólido, hielo. 100 Tiempo ? 21 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿En qué estado se encontraba el agua durante el tiempo que se indica? Temperatura Está cambiando de sólido a líquido. 100 Tiempo ? 22 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿En qué estado se encontraba el agua durante el tiempo que se indica? Temperatura Está en estado líquido. 100 Tiempo ? 23 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿En qué estado se encontraba el agua durante el tiempo que se indica? Temperatura Está cambiando de líquido a gas. 100 Tiempo ? 24 FUENTE DEL AUTOR

La temperatura y los cambios de estado en la materia ¿En qué estado se encontraba el agua durante el tiempo que se indica? Temperatura Está en estado de gas. 100 Tiempo ? 25 FUENTE DEL AUTOR

Referencias Web https://www.youtube.com/watch?v=quqN2GERiNE https://www.youtube.com/watch?v=m_Uvjs4mLmA http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/estados1.htm http://www.educaplus.org/play-259-Cambios-de-estado-del-agua.html http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0024/File/skoool/European_Spanish/Junior_Cycle_Level_1/chemistry/Change%20of%20State%20-%20Water/index.html http://www.salonhogar.net/Salones/Ciencias/1-3/La_Materia/Cambios.htm

Todas las imágenes bajo licencia common creatives Bibliografía Mineduc (2011). Programa de estudios, Ciencias Naturales, 6° básico. Mineduc (2008). Mapas de Progreso, sector Materia y sus transformaciones.