El calor es la energia que se transfiere desde los cuerpos calientes a los cuerpos frios.
La temperatura es un indicador de la cantidad de calor de un cuerpo
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Calor y temperatura
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1. El calor: energía en tránsito
2. Calor y temperatura
3. Efectos del calor sobre los cuerpos (I)
4. Efectos del calor sobre los cuerpos (II)
5. Efectos del calor sobre los cuerpos (III)
6. Propagación del calor
7. Materiales conductores y aislantes del calor
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Introducción
• Los términos energía calorífica o energía térmica significan lo
mismo: energía que cede un cuerpo caliente a otro que está más
frío.
• Esta forma de energía puede dar lugar a diferentes fuentes de
calor: un quemador de gas, un fuego de leña, un radiador...
• La energía térmica interviene en muchos procesos de nuestra
vida cotidiana.
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1. El calor: energía en tránsito
1.1. El calor
1.2. Fuentes de calor
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1.1. El calor
• El calor es la energía que se transfiere desde los cuerpos
calientes a los cuerpos fríos. También la llamamos energía
calorífica o térmica.
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1.2. Fuentes de calor
• Para que un objeto dé calor y se constituya en fuente de calor
basta con que esté más caliente que aquellos que lo reciben.
Algunos ejemplos de fuentes de calor natural y artificial son:
• El Sol.
• El fuego.
• Las resistencias eléctricas.
• Los objetos calientes.
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2. Calor y temperatura
2.1. ¿Qué es la temperatura?
2.2. Calor y equilibrio térmico
2.3. Medida de la temperatura. El termómetro
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2.1. ¿Qué es la temperatura?
• La temperatura es un indicador de la cantidad de calor de un
cuerpo y de la movilidad que tienen sus partículas.
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2.2. Calor y equilibrio térmico
• El equilibrio térmico se alcanza cuando un cuerpo caliente en
contacto con uno frío transmite calor al cuerpo frío hasta que
ambos tienen la misma temperatura.
• Si dos o más cuerpos están en equilibrio térmico tienen la misma
temperatura.
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2.3. Medida de la temperatura. El termómetro
• El termómetro es el aparato utilizado para medir la temperatura
de los cuerpos. Actualmente muchos termómetros son digitales,
aunque también se usan termómetros de alcohol.
• Para medir la temperatura, el termómetro se pone en contacto
con el objeto (sólido, líquido o gas) cuya temperatura deseamos
medir, hasta alcanzar el equilibrio térmico.
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3. Efectos del calor sobre los cuerpos (I)
3.1. Aumento de la temperatura
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3.1. Aumento de la temperatura
• Cuando calentamos un cuerpo, aumenta la energía térmica de
sus partículas. Pero no todos los cuerpos tienen la misma
cantidad de partículas, ni éstas son del mismo tipo en todos
ellos.
• Cuanto más dure el calentamiento, mayor será la energía
almacenada por el cuerpo. Por eso, los factores de que depende
el aumento de temperatura son:
• La masa del cuerpo.
• El tiempo durante el que recibe calor.
• El tipo de sustancia de que se trate.
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4. Efectos del calor sobre los cuerpos (II)
4.1. Dilatación
4.2. Dilatación y estados de la materia
4.3. Dilatación anómala del agua y del hielo
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4.1. Dilatación
• La dilatación es el fenómeno por el cual casi todas las sustancias
aumentan su volumen al calentarlas. Este hecho ocasiona que su
densidad disminuya.
• El efecto contrario es la contracción; es decir, cuando las
sustancias se enfrían, su volumen se reduce.
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4.2. Dilatación y estados de la materia
• El aumento de volumen de una sustancia será tanto más acusado
cuanto mayor sea la movilidad de sus partículas.
• Por eso el mayor efecto de la dilatación lo encontramos en los
gases, después en los líquidos y, finalmente, en los sólidos.
• A pesar de que en los sólidos la dilatación es menos acentuada,
sus efectos causan serios problemas en la construcción y
producen fenómenos geológicos como la erosión de las rocas.
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4.3. Dilatación anómala del agua y del hielo
• Casi todas las sustancias aumentan de tamaño al calentarlas y se
contraen al enfriarlas; sin embargo, al agua y al hielo les ocurre
lo contrario.
• Cuando enfriamos agua, pasa a hielo a 0ºC. El hielo ocupa más
volumen que el agua, por lo que disminuye su densidad y flota
en el líquido.
• Cuando calentamos agua a 0ºC hasta 4ºC, disminuye de
volumen. A partir de los 4ºC el comportamiento del agua es
normal; aumenta su volumen con el aumento de temperatura.
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5. Efectos del calor sobre los cuerpos (III)
5.1. Estados de la materia
5.2. ¿Cómo cambia de estado la materia?
5.3. Cambios de estado y calor
• Cambios de estado de una sustancia (ilustración)
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5.1. Estados de la materia
• La materia se puede presentar en la naturaleza en tres estados:
sólido, líquido y gaseoso.
• El agua es una sustancia muy peculiar porque sus tres estados de
agregación se dan a temperaturas ambientales.
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5.2. ¿Cómo cambia de estado la materia?
• Cuando se aporta energía calorífica a un cuerpo y llega a cierta
temperatura, esta energía se emplea en cambiar su estado de
agregación.
• Si calentamos un sólido hasta la temperatura de fusión, éste
empezará a fundirse. El calor ha dado energía a sus partículas
para que dejen la forma sólida y pasen a líquido.
• Desde el estado sólido al gaseoso las partículas de la materia
van aumentando su movilidad. Esta movilidad es energía
interna y la materia la consigue absorbiendo calor del exterior.
• Los procesos contrarios tienen lugar enfriando.
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5.3. Cambios de estado y calor
• Fusión. Es el paso de sólido a líquido; para ello la sustancia
necesita absorber calor.
• Solidificación. Es el paso del estado líquido al sólido; la
sustancia que solidifica ha de ceder calor, debe enfriarse.
• Vaporización. Es el paso de líquido a gas; para ello la sustancia
necesita absorber calor.
• Condensación a líquido. Consiste en el paso de gas a líquido;
para que tenga lugar, la sustancia debe enfriarse.
• Sublimación. Condensación a sólido. Es el paso directo de gas a
sólido cuando la sustancia se enfría.
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6. Propagación del calor
6.1. Conducción
6.2. Convección
• Las brisas marinas (ilustración)
6.3. Radiación
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6.1. Conducción
• El calor se transmite por conducción a través de las sustancias
sólidas. En esta transmisión de calor no hay movimiento de
materia.
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6.2. Convección
• La convección es la transmisión de calor por medio de
transmisión de materia.
• Es una manera de transmitirse el calor en los líquidos y en los
gases.
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6.3. Radiación
• La propagación del calor por radiación no necesita el soporte de
ningún medio material ni transmisión de materia para realizarse.
• La vida en la Tierra, por ejemplo, existe gracias al calor que nos
llega por medio de la radiación del Sol, que atraviesa grandes
distancias donde sólo hay vacío.
• Todos los objetos calientes emiten radiación aunque no la
veamos. Se trata de la llamada radiación infrarroja.
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7. Materiales conductores y aislantes del calor
7.1. Conductores y aislantes térmicos
7.2. Aislamiento térmico en las viviendas
7.3. Técnicas de aislamiento
• Ejemplo de vivienda bien aislada (ilustración)
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7.1. Conductores y aislantes térmicos
• Hay materiales que dejan pasar el calor a través de ellos por
conducción: se llaman conductores del calor. Los metales son
buenos conductores de calor.
• Hay materiales que no dejan pasar el calor a través de ellos por
conducción: son los no conductores o aislantes. La madera, el
plástico, el corcho… son ejemplos de materiales aislantes.
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7.2. Aislamiento térmico en las viviendas
• Al calentar una vivienda en invierno se produce un desequilibrio
térmico entre el interior de la misma y el exterior, a menor
temperatura.
• Este salto térmico tiende a que el calor escape a través de las
ventanas, paredes, etc.
• En verano también se produce un desequilibrio térmico entre el
calor exterior y el fresco del interior de la vivienda refrigerada.
• El hecho de que las viviendas estén bien aisladas térmicamente
supone un gran ahorro energético. Esto implica evitar la
transmisión de calor del interior al exterior o al revés.
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7.3. Técnicas de aislamiento
• Las ventanas y las puertas que dan al exterior se fabrican con
doble cristal, de forma que se crea una cámara interior de aire,
que es muy aislante.
• Para aislar paredes y techos, éstos deben construirse con un
espacio interior en el que se introduce un material aislante.
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