Datos interesantes sobre el calor



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Datos interesantes sobre el calor

Me envuelvo en mantas en el invierno, sostengo mis manos para sentir el calor de un fuego, y salto cuando toco una estufa caliente. Pero, ¿qué es esto que llamo "calor" y qué significa sentir frío? ¿Cómo podemos evitar congelarnos en el Ártico sabiendo un poco sobre la transferencia de calor y calor? Siga leyendo para un recorrido rápido de cosas calientes.



¿QUÉ ES EL CALOR?

Considera una taza de té humeante, se siente caliente en mis dedos. Si lo toco, el calor fluye de la taza a mi mano. Esa es la historia simple: una cosa caliente calienta algo más frío por la transferencia decalor o, más estrictamente hablando, la energía térmica. http://beyondpenguins.ehe.osu.edu/files/2011/07/web_coffee_mug-225x300.jpg

El calor en sí no es una "cosa" sino más bien un proceso de transferencia de energía, una distinción que es difícil para los estudiantes y que generalmente no se entiende completamente hasta la escuela secundaria o después. La gente solía pensar que el calor era algo ingravidez (llamado "calórico") que se movía de un objeto caliente (el té) al objeto frío (mi mano). Pero eso no explica por qué, por ejemplo, dos cosas frías pueden calentarse mutuamente cuando las frotas juntas. Ahora sabemos que el calor es una forma de energía , creada por el movimiento de moléculas en un objeto.

Entonces, la forma más precisa de describir el flujo de calor es esta: la taza de té estaba caliente en relación con mi mano. Cuando toqué la taza, las moléculas en mi mano se movieron más rápido a medida que la energía del calor fluía de la taza a mi mano. Como resultado, la taza tenía un poco menos de energía calorífica, y sus moléculas se movían más lentamente. La taza se vuelve "fría" con el tiempo. El frío es simplemente la ausencia de calor. El frío no se puede transferir. Cuando tomo un cubo de hielo, mi mano se siente fría. ¿De qué manera está fluyendo el calor?

Lo más importante que tus estudiantes deben saber es que las cosas cálidas pueden calentar cosas más frías. Las definiciones precisas de energía pueden esperar, pero los estudiantes deben comprender que el calor (NO frío) se transfiere y que el calor no es una propiedad intrínseca de un objeto. También deben comprender que el proceso de transferencia de calor continúa hasta que todo tenga la misma temperatura. Si dejo mi taza de té sobre la mesa mientras reviso mi correo electrónico, el calor fluirá de la taza a la habitación, hasta que el té tenga la misma temperatura que la habitación (llamada "equilibrio"). Gracias a Dios por los hornos de microondas.

¿QUÉ PASA CON LA TEMPERATURA?

La temperatura es una medida de cuánta energía térmica tiene un objeto. Cuando digo que "la taza de té está caliente (en relación con mi mano)", digo:


  1. La taza de té tiene una temperatura más alta que mi mano.

  2. Las moléculas en la taza de té se mueven más rápido que las moléculas en mi mano.

  3. La energía térmica fluirá en la dirección del té a mi mano (no al revés).

Esos datos significan lo mismo.

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Carbones calientes : caminar sobre brasas es un buen ejemplo de la diferencia entre temperatura y calor. Las brasas se encuentran a una temperatura alta , pero si las tocas muy brevemente, solo se transfiere una pequeña cantidad de energía térmica a tus pies. Tus pies no están quemados (aunque hay un poco más en la historia que eso). Lo mismo es cierto cuando tomas un café caliente en vez de tragarlo. ¿Qué acción es más probable que te queme?



  1. Describe el calor?




  1. El calor continuará fluyendo hasta que __________________________




  1. Si estoy sosteniendo una taza de té caliente, ¿en qué dirección viajará Heat Energy?

  1. De mi mano a la taza

  2. De la taza a mi mano

  3. Desde el aire hasta la taza


TRANSFERENCIA DE CALOR: CONDUCCIÓN, CONVECCIÓN, RADIACIÓN

Hay tres formas principales de obtener calor de otra cosa: conducción, convección y radiación.



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Imagen cortesía de Waifer X a través de Flickr.



Conducción

Coloque una cuchara de metal en una olla sobre la estufa y la manija se calienta. Esta es la conducción : la transmisión del calor a través de un material.Esto sucede cuando las moléculas en una parte de la sustancia se agitan más rápido a medida que se calientan. Luego transfieren esta energía térmica a sus vecinos y así sucesivamente en una especie de juego "telefónico". Algunos materiales conducen bien el calor, como esa cuchara de metal. Si deja una cuchara de madera en una olla de sopa, el mango no se calienta. Los materiales que no conducen bien el calor se llaman aislantes. ¿Cuáles son algunos otros aisladores? La cerámica, la madera, la espuma plástica, la lana y el aire son buenos aislantes.

Los alumnos pueden pensar que algunos materiales, como mantas o chaquetas, tienen la propiedad de "calor". Sin embargo, estas cosas son realmenteaislantes y, por lo tanto, son buenas para ayudar a reducir la conducción de calor hacia o desde un objeto. Intente envolviendo un vaso de cubitos de hielo en una manta y dejando otro vaso de cubos en el aire. ¿Cuál se derrite más rápido?

 

Convección 


Una estufa de leña calienta el aire a su alrededor, pero no calienta toda la casa hasta que enciende un ventilador para hacer circular el aire caliente. La convección es la transferencia de calor a través del movimiento de líquidos o gases. La convección es parte de la razón por la cual el viento te hace frío: el calor fluye lejos de tu cuerpo más rápidamente en el viento. Recuerde, no se "enfría" por el viento, simplemente pierde calor.

Corrientes de convección sobre un partido. Imagen cortesía de Sebastian Ritter a través de Wikimedia Commons.http://beyondpenguins.ehe.osu.edu/files/2011/07/web_convection_currents-200x300.jpg

 

 

 



Radiación 
Incluso sin ventilador, sientes el calor de la estufa a medida que acercas tu mano. ¿Como es eso? Las ondas electromagnéticas invisibles (llamadas luz infrarroja) y la luz visible llevan la energía de la estufa caliente a su mano. Esto se llama radiación . Esta es también la razón por la que un automóvil se calienta en un día soleado: la energía del sol se transfiere al automóvil.

Algunos animales, como las serpientes, pueden ver en la oscuridad al percibir la luz infrarroja. Los trabajadores de rescate usan sensores infrarrojos para encontrar personas en situaciones de emergencia.



  1. ¿Cuáles son las tres formas en que se puede transferir el calor?

  2. ¿Qué tipo de material transfiere bien la energía? ____________________

  3. ¿Cómo se aplica esto a tu vida?

  4. ¿Qué tipo de material no transfiere bien la energía? ____________________ __

  5. ¿Cómo se aplica esto a tu vida?

  6. Describe el concepto de convección y da 2 ejemplos de cuándo sucede.

  7. Describe el concepto de Radiación y da un ejemplo de cuándo sucede.

 

 

 



 

 

 



 

MANTENER CALIENTE

¿Cómo mantenemos el calor en un invierno ártico? Las personas son fuentes de calor: los alimentos que consumimos ayudan a alimentar el horno de nuestro cuerpo. (Las personas en climas fríos consumen aproximadamente el doble de calorías que las que se encuentran en climas más cálidos). Sentimos frío cuando perdemos más energía térmica de la que nuestro cuerpo puede producir. Para mantener el calor, debemos reducir el flujo de calor de nuestro cuerpo. Las mantas, los abrigos y las casas son maneras de reducir la transferencia de calor (desde la conducción, la convección y la radiación) hasta el exterior. La evaporación es otra forma en que perdemos calor.



La hipotermia es lo que sucede cuando la temperatura de nuestro cuerpo disminuye porque el calor que sale de nuestros cuerpos es más de lo que el cuerpo puede reemplazar. La hipotermia hace que las personas se sientan mareadas y confundidas, pueden volverse azules y pueden ser fatales. La congelación ocurre cuando alguna parte del cuerpo, como los dedos, se congela, porque el cuerpo deja de circular sangre a esa área para conservar el calor.

La ropa abrigada ha cambiado con el tiempo. Los nativos usaban pieles de animales, como foca, caribú, oso polar, lobo y zorro, para mantenerse calientes. Las pieles de animales mantienen a la gente abrigada porque el pelo atrapa el aire y el aire es un buen aislante. Una chaqueta de plumón te mantiene muy abrigado porque las plumas atrapan el aire.

Los primeros exploradores del Ártico usaban tejidos como la lana y el algodón, que no los aislaban lo suficiente y eran pesados ​​y voluminosos. El moderno equipo para exteriores está hecho de telas sintéticas ligeras que se llevan en capas: ropa interior larga cubierta con una camisa abrigada, una chaqueta y una cazadora. Cada capa atrapa el aire, proporcionando aislamiento adicional. Usamos botas, calcetines y mitones para proteger las partes de nuestro cuerpo que están lejos de nuestro corazón, lo que proporciona calor a través de la circulación sanguínea.



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Carl Ben Eielson, piloto estadounidense y explorador del Ártico, y una abuela inuit se visten para abrigarse. Imágenes cortesía de Wikimedia Commons.

Igloos también se utilizan para proporcionar refugio y calidez a viajeros y cazadores. Pero, ¿cómo puede un iglú mantenerte caliente cuando está hecho de nieve y hielo? La nieve y el hielo son en realidad buenos aislantes. El iglú bloquea el viento y, lo que es más importante, mantiene el calor corporal dentro del espacio aéreo de la estructura. La nieve en el interior del iglú normalmente se derrite y vuelve a congelar, formando una capa protectora.

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Foto cortesía de Wikimedia Commons.



Los animales también necesitan mantenerse calientes en ambientes polares. Los mamíferos marinos y los pingüinos tienen una capa de grasa, o grasa, debajo de la piel que proporciona aislamiento. Los pelos de la piel de un oso polar son en realidad huecos, proporcionando un aislamiento adicional.Otras aves, como los búhos nevados, tienen dos capas de plumas. Estas adaptaciones permiten la supervivencia en los entornos hostiles de las regiones ártica y antártica.

 


  1. ¿Qué es hipotermia?

  2. ¿Qué es la congelación?

  3. ¿Qué usaban los nativos para mantenerse calientes?

  4. Explica científicamente cómo esto mantiene a la gente caliente

  5. Aunque los iglúes están hechos de hielo, ¿cómo mantienen a la gente abrigada?

  6. ¿Qué tiene de especial los animales marinos en el ártico que los mantiene calientes?


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