Experiencias
para introducirse en el estudio del calor y de la temperatura
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Actividades |
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Calor
y temperatura |
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Equilibrio
térmico, calor y temperatura. |
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Transmisión
de energía por conducción. |
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Transmisión
de energía por convección. |
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Transmisión
de energía por radiación. |
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El
punto de fusión. |
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El
punto de ebullición. |
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1.
¿Hacia dónde va la energía?
Si calentamos un vaso de agua hasta los
Experimenta: ¿Qué temperatura final alcanzarán cuando se ponen en contacto dos masas
de agua que tienen diferente temperatura?
Material necesario: un vaso de precipitados de 50 ml y otro de 500 ml, dos
termómetros (0-
Procedimientos:
1. Prepara el vas de precipitados
grande con 200 ml de agua y mide su temperatura.
2. Pon 50 ml de agua en el vaso pequeño
y caliéntala hasta
3. Con cuidado y con ayuda de las
pinzas de madera, introduce el vaso pequeño dentro del grande (los niveles de
agua de ambos vasos deben ser iguales), y coloca los termómetros como en la
figura.
4. Mide cada 2 minutos la temperatura
de cada recipiente, y anótala en la tabla de datos, hasta que se igualen.
5. Continúa anotando la temperatura
de cada recipiente durante seis minutos más.
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Temp. (min) |
Temperatura agua
fría (ºC) |
Temperatura agua
caliente (ºC) |
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0 |
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60 |
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2 |
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4 |
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6 |
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8 |
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… |
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Cuestiones:
a)
¿Qué temperatura final ha
alcanzado el agua de cada recipiente?
b)
Gradúa
el eje de coordenadas. Con los datos obtenidos, dibuja en el mismo eje de
coordenadas les dos gráficas, una para el agua caliente (en color rojo) y otra
para la fría (en color azul).
c)
Interpreta la gráfica
resultante.
d)
¿Qué explicación puedes dar de las diferentes variaciones de energía que
se producen durante el experimento? ¿Quién ha cedido energía a quién?
e)
Redacta en tu cuaderno un informe
de la experiencia realizada, y contesta
las actividades de aplicación siguientes:
Aplicación
1. Cuando en invierno salimos de casa
a la calle sentimos frío. Si volvemos a entrar a casa, sentimos calor otra vez.
¿Qué nos dicen estas sensaciones sobre la energía?
2. ¿Si el termómetro de tu clase
marca una temperatura de
3. ¿Por qué cuando tocamos las patas
de hierro de una silla sentimos frío en las manos?
4. En algunos países del norte hay
gente que tiene la costumbre en invierno de bañarse en el río o el mar, y dicen
que no sienten frío. ¿Cómo puedes justificar que es cierto que no sienten frío?
5. Los termos mantienen constante la
temperatura del líquido que contienen. Si tenemos dentro de un termo agua a
6. Un termómetro que marca
7. ¿Qué pasa con la temperatura final
de dos objetos cuando se ponen en contacto, será la media entre las
temperaturas de cada recipiente? ¿Se aproximará más a la de la mayor masa o a
la de menor? ¿Qué experimento se puede realizar para comprobar tus ideas?
2. ¿Qué
materiales conducen mejor el calor?
Si te fijas,
los instrumentos de cocina que utilizamos en casa están hechos de material metálico
y suelen tener el mango recubierto de un material de plástico, ¿Sabes por qué? ¿Todos los materiales se comportan
igual ante el calor? Para descubrirlo realiza la experiencia siguiente:
Experimenta: ¿Qué
materiales conducen mejor el calor?
Materiales: Fuente de
calor, vaso de precipitados, agua, lentejas, vela, trípode, rejilla porcelana,
barras de diferentes materiales: acero, latón, aluminio, madera, metacrilato,
vidrio...
Procedimientos:
1. Coloca, como
se ve en la figura, barras de igual medida, barretas de igual medida y
diferentes materiales.
2. Con la cera
de una vela, sujeta una lenteja en el extremo de cada una de les barras.
3. Cuando
calientes las barras, ¿caerán las lentejas? ¿Si es así, en qué orden caerán?
Enumera el orden en que piensas que caerán.
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|
barra
de vidrio
barra
de acero
barra
de aluminio
barra
de madera
barra de latón
barra de metacrilato
Enciende la fuente
de calor y comprueba si pasa lo que habías previsto.
4. Pasados unos minutos, observa si
cae alguna lenteja. Si es así, anota en la tabla el orden en que lo hacen.
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1a |
2a |
3a |
4a |
5a |
6a |
|
barra de |
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Cuestiones:
a) Comprueba si
tus resultados coinciden con los de otros grupos. Si no es así, comenta qué te
parecen las posibles diferencias.
b) Puedes
explicar por qué has lentejas han caído en este orden y no en otro?
c) ¿Alguna lenteja no
ha caído? ¿En qué material se encuentra?
d) ¿Puedes explicar por qué no han caído?
e)
Redacta en tu cuaderno un informe
de la experiencia realizada, y contesta
las actividades de aplicación siguientes:
3. ¿Qué materiales conservan mejor la temperatura?
Para
protegernos del frío utilizamos prendas de abrigo, o nos refugiamos en casa.
Para mantener un líquido caliente o frío
utilizamos recipientes como los termos,
porque mantiene la temperatura durante mucho tiempo.
Experimenta: ¿Cuáles de los siguientes materiales
conservan mejor la temperatura de un cubito de agua?
Materiales: platos de café, cubitos de hielo de igual medida, papel
d aluminio, lámina d Poliestireno, papel de diario,
ropa de algodón y de lana…
Procedimientos:
1. Coloca sobre un plato un cubito en cada un de los
materiales que tienes, y cronometra el tiempo que tardan en fundirse
totalmente.
2. Anota los datos en la tabla siguiente:
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Material |
Aluminio |
Poliestireno |
Algodón |
Lana |
Papel de periódico |
... |
… |
|
Tiempo (min) |
|
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|
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|
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Cuestiones:
a) ¿Por qué se deshacen los cubitos de agua?
b) Escribe el orden, en cuanto al tiempo, en que se han
deshecho los cubitos.
c) ¿Por qué se han deshecho en este orden y no otro?
d) De los materiales del experimento, ¿cuál es el mejor
aislante y cuál el mejor conductor del calor?
e)
Redacta en tu cuaderno un informe
de la experiencia realizada, y contesta
las actividades de aplicación siguientes:
Aplicaciones:
1.
Teniendo en
cuenta los datos obtenidos y los de la experiencia anterior, clasifica los
materiales utilizados según sean conductores o aislantes del calor. Escríbelos
en orden de mejor a peor conductor.
2.
Si tienes que
construir una casa en la montaña, ¿qué material usarás para construir las
ventanas, aluminio o madera? Justifícalo.
3.
Si te preparas un bocadillo de
tortilla y quieres que se conserve caliente, con qué lo envolverás, con papel
de aluminio, con film de Poliestireno o con papel de
diario? Justifícalo.
4.
Los radiadores de la calefacción
de casa suelen estar hechos de aluminio o de hierro. Explica por qué se
fabrican con estos materiales.
5.
¿La conducción del calor es una
propiedad característica? Justifícalo.
4. ¿Cómo se traslada
la energía en los líquidos y gases?
Una
estufa o un radiador térmico calienta una habitación
transmitiendo la energía por el aire por convección. La convección es un modo
de transmitir energía en forma de calor a través de fluidos. Las corrientes de
convección también intervienen en la naturaleza, produciendo diferentes
fenómenos como son: las corrientes
marinas, el desplazamiento
de los continentes o los cambios
atmosféricos.
Experimenta: ¿Cómo calienta la casa un radiador de calor?
Diseña un experimento que te permita comprobar cómo se
transmite la energía en sólidos y líquidos.
Materiales:
Procedimientos:
…
Cuestiones:
a) Redacta en tu cuaderno un informe
de la experiencia realizada, y contesta
las actividades de aplicación siguientes:
Aplicaciones:
1. Explica cómo se calienta una habitación con ayuda de un
radiador.
2. Los globos aerostáticos suben o bajan utilizan la
dilatación o contracción del aire que llevan dentro. Describe cómo funcionan al
respecto.
5. Las radiaciones
que nos envuelven
La
energía del Sol nos llega a través de radiaciones que nos
proporcionan luz y calor. Estas radiaciones viajan en forma de ondas
electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz a través del vacío.
Esta
radiación viaja a través del vacío, y es absorbida o irradiada de diferentes
maneras por los objetos de la Tierra con los que choca. (Ver
tipos de radiaciones). La
emisión de energía por una fuente depende de su temperatura
absoluta y de la naturaleza de dicha fuente de energía. La
absorción de energía no es igual en todos los objetos. Uno de
los factores que afectan a la absorción es el color. Puedes comprobarlo
con la siguiente experiencia:
Experimenta: ¿Cuál es el color más adecuado para la ropa de invierno?
Materiales: tres botes de
color (pinturas de colores), termómetros, arena.
Procedimientos:
1. Pinta
de blanco, negro y rojo los tres botes (uno de cada color). Llénalos de arena.
2. Introduce
un termómetro en cada bote y observa la temperatura cada 5 minutos durante unos
30 minutos aproximadamente.
3. Anota
las temperaturas en la tabla siguiente.
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|
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Cuestiones:
a) ¿Cómo queda la temperatura en cada bote? Escribe el orden de
mayor a menor temperatura.
b) Representa
en la cuadrícula la gráfica temperatura/tiempo.
c) Redacta en tu cuaderno un informe de la experiencia realizada, y contesta las actividades de aplicación
siguientes:
Aplicaciones:
1. ¿Qué color de ropa es más aconsejable en invierno?
Justifícalo.
2. Los hornos microondas funcionan utilizando radiaciones de
energía. Busca información y describe brevemente cómo funcionan los microondas
domésticos.
3. La luz y los colores forman parte de la radiación visible.
Busca información y describe brevemente la relación entre la luz y los colores.
6.
El punto
de fusión de la parafina
La temperatura de fusión es una propiedad
característica que nos permite definir y diferenciar substancias. El agua se
funde a los 0º centígrados.
Experimenta: ¿A qué temperatura se funde la parafina?
Materiales: parafina, termómetro, vaso de
precipitados, trípode y rejilla de porcelana, nuez, pinzas de madera.
Procedimientos:
Describe
cómo realizar este experimento.
Cuestiones:
a) ¿En qué estado o estados de agregación se encuentra la
parafina cuando se está fundiendo?
b) Redacta en tu cuaderno un
informe de la experiencia realizada, y contesta
las actividades de aplicación siguientes:
Aplicaciones:
1.
Busca el punto de fusión
de diferentes materiales, como el oxígeno, el plomo, el hierro, el oro… , y confecciona una tabla sobre puntos de fusión.
2.
7. El punto de
ebullición del agua
La temperatura de ebullición es una propiedad
característica que nos permite definir y diferenciar substancias.
Experimenta: ¿A qué temperatura
hierve el agua?
Materiales: agua, termómetro, vaso de
precipitados, trípode y rejilla de porcelana, nuez, pinzas de madera.
Procedimientos:
1. Observa el montaje de la
figura y los materiales que lo forman.
2. Vierte 100 mL de agua destilada en un vaso de precipitados y
caliéntalo hasta que hierva. Anota en la tabla la temperatura de ebullición.
3. Continúa calentando durante
6 minutos más, y anotando en la tabla la temperatura cada dos minutos.
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t (min) |
T (ºC) |
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0 |
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|
2 |
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4 |
|
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6 |
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8 |
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10 |
|
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12 |
|
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14 |
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|
16 |
|
|
… |
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Cuestiones:
a) ¿A qué temperatura ha comenzado a
hervir el agua?
b) ¿Coincide esta temperatura con la que
esperabas? Si no es así, ¿qué explicación tiene?
c) Dibuja la gráfica correspondiente a
los datos de la tabla de valores.
d) Según la gráfica, cuando
hierve el agua, ¿qué pasa con la temperatura?
e) ¿Qué conclusiones puedes extraer de
esta experiencia?
f)
Redacta en tu cuaderno un informe de la experiencia realizada, y contesta las actividades de aplicación
siguientes:
Aplicaciones:
1. Los puntos de fusión y de
ebullición de una sustancia nos permiten definir y diferenciar materiales? Explícalo.
2. El punto de ebullición del agua es
3. Si nos encontramos dos vasos con un
líquido diferentes en cada uno, ¿cómo podemos saber si se trata del mismo
material? Escribe tres o cuatro maneras diferentes de descubrirlo.
4. En el caso de los vasos anteriores,
¿podemos llegar a descubrir de qué material o materiales se trata? Explica
cómo.
Estos enlaces siguientes encontraras información detallada sobre hornos
solares caseros: para qué sirven, cómo funcionan, cómo construirlos…
Una vez leída la información elige el tipo de horno que quieres
construir. Construye un horno solar y redacta un informe sobre el trabajo
realizado.
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http://www.ikkaro.com/horno-solar
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