Calor y temperatura
Ciencias Naturales · Unidad 3: Física — Electricidad y calor
Qué aprenderás
- Diferenciar calor y temperatura usando el modelo cinético molecular.
- Medir y convertir temperaturas.
- Explicar transferencia térmica y equilibrio.
- Calcular calor sensible y latente en situaciones simples y proponer protección térmica.
Diferenciar calor y temperatura usando el modelo cinético molecular. Medir y convertir temperaturas. Explicar transferencia térmica y equilibrio. Calcular calor sensible y latente en situaciones simples y proponer protección térmica.
En televisores, la síntesis de voz depende del navegador. No se fuerza una voz inglesa sobre explicaciones en español.1. Calor y temperatura
Temperatura describe el estado térmico; calor es energía transferida entre sistemas por diferencia de temperatura.
- Recuerda: observar es describir lo que ocurre; explicar es proponer un mecanismo y sostenerlo con evidencia.
- El calor fluye netamente de mayor a menor temperatura
- Al igualarse temperaturas se alcanza equilibrio térmico
2. Modelo cinético molecular
En el modelo cinético molecular, una mayor temperatura se relaciona con mayor energía cinética promedio de las partículas. Calor es energía en tránsito, no la energía cinética misma.
- Las partículas no se agrandan al calentarse
- Igual temperatura no implica necesariamente igual energía interna
3. Medir temperatura
La sensación térmica puede engañar. Un termómetro permite medir con un procedimiento reproducible; se registra valor y unidad.
- Esperar respuesta del instrumento
- Celsius: °C
- Kelvin: K
- Fahrenheit: °F
4. Convertir escalas
K = °C + 273,15; °F = °C·9/5 + 32; °C = (°F − 32)·5/9. Esta relación se aplica en ejercicios simples identificando primero los datos, la magnitud buscada y las unidades correspondientes.
- Kelvin no usa símbolo °
- 0 °C = 32 °F
- 25 °C = 298,15 K
5. Conducción, convección y radiación
Conducción ocurre por interacciones a través del material; convección por movimiento de fluidos; radiación mediante ondas electromagnéticas.
- Cuchara metálica: conducción
- Agua o aire circulando: convección
- Sol: radiación
6. Calor específico y cantidad de calor
Sin cambio de estado: Q = m·c·ΔT. El calor específico c caracteriza la respuesta térmica del material. En un sistema ideal aislado, la energía cedida y absorbida se conserva.
- Q en J
- m en kg si c está en J/(kg·°C)
- ΔT = Tf − Ti
7. Calor latente y cambios de estado
Durante un cambio de estado ideal a temperatura aproximadamente constante: Q = m·L. Se distinguen, entre otros, calor latente de fusión y vaporización.
- Fusión: sólido → líquido
- Vaporización: líquido → gas
- Puede entrar energía sin subir inmediatamente la temperatura
8. Efectos y protección térmica
La transferencia térmica puede cambiar temperatura, estado o dimensiones. Aislamiento, ropa, guantes, sombra, vacío o superficies reflectantes pueden reducir riesgos o transferencia según el caso.
- Dilatación: cambio de dimensiones
- No experimentar con temperaturas peligrosas
- Un termo combina varias estrategias de aislamiento
Actividad de desarrollo
Redacta un informe breve sobre calor con pregunta, evidencia, explicación, límites y normas de seguridad cuando corresponda.
Práctica
- La temperatura de un cuerpo
- Una sustancia almacenada. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
- Energía que se transfiere por diferencia de temperatura
- La masa de un objeto. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
- Inducción. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
- Electrización. Una sola observación permitiría establecer la regla general y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
- Equilibrio térmico
- Resonancia. El resultado no dependería de otras variables del sistema de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
- Convección
- Radiación exclusivamente
- Conducción
- Evaporación
- 248,15 K
- 273,15 K
- 298,15 K
- 325,15 K. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
- Corriente. El resultado no dependería de otras variables del sistema sin considerar las demás condiciones del sistema.
- Capacidad eléctrica
- Calor específico
- Carga
- V = IR. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
- P = VI. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
- Q = mL
- E = Pt exclusivamente
- El tamaño de cada partícula
- El número de protones
- La energía cinética de las partículas
- La carga eléctrica
- Cable de cobre desnudo
- Agua con sal. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones sin considerar las demás condiciones del sistema.
- Superficie reflectante
- Interruptor automático