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Libro para el maestro
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SECUENCIA 18
Sabías que…
La
conducción
es la transferencia de calor que existe entre dos cuerpos
que están en contacto y que se encuentran a diferentes temperaturas.
Un ejemplo es cuando sirves el café caliente en una taza: al tocarla, se
siente caliente.
Otra forma de transferir el calor es por
convección
. Cuando enciendes
una vela, por ejemplo, el aire alrededor de la flama se calienta, y se
expande al igual que el mercurio; por lo tanto, su densidad disminuye
y, como el aire caliente asciende, obliga al aire frío a bajar, el cual, a su
vez, al estar más cerca de la flama, se calienta. Este ciclo da lugar a una
continua circulación de aire en la que se transfiere el calor a las
regiones frías.
Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, a
la transferencia de calor. Los materiales que presentan una resistencia
alta son llamados aislantes térmicos. Un ejemplo de este tipo de
materiales es el aire. Sin embargo, debido al fenómeno de convección,
el aire puede transferir calor con facilidad. Por esta razón se suelen
usar como aislantes térmicos materiales porosos o fibrosos, que son
capaces de inmovilizar el aire confinado en su interior. De esta manera
se dificulta la transferencia por convección, además de la transferencia
por conducción.
Como el calor se transfiere debido al choque de moléculas, el mejor
aislante térmico es el vacío, es decir, un medio que prácticamente
no tenga moléculas y que por lo tanto no transfiera el calor ni por
conducción ni por convección. Así funcionan los termos, por eso
pueden mantener el café caliente por mucho tiempo.
Comenten:
1. ¿Qué es la temperatura?
2. Si dos cuerpos están a la misma temperatura, ¿existe intercambio de calor?
¿Por qué?
3. Si el calor es una forma de energía, ¿en qué unidades se mide?
4. En el experimento de la Actividad TRES, ¿se cumple el Principio de Conservación de la
Energía? Expliquen.
Comenten:
1.
RM
La temperatura es proporcional al
promedio de la energía cinética de las
moléculas de un cuerpo.
2.
RM
No, porque ya están equilibrio y
todas las partículas se mueven en
promedio con la misma velocidad.
3.
RM
En
calorías
o
joules
.
4. Recuerde a sus estudiantes que en la
Actividad TRES el agua caliente se enfría
y el agua fría se calienta. Estrictamente
hablando, el agua caliente cede una
pequeña parte del calor al aire. Esto
puede reflejarse en que el cambio de
temperatura del agua caliente sea
ligeramente distinto (en magnitud) al
cambio de temperatura del agua fría. Sin
embargo, podemos considerar que la
energía se conserva, así que el calor que
cede el agua caliente es el que recibe el
agua fría.
RM
Sí, porque la energía en
forma de calor que cede el agua caliente
es la que se transmite al agua fría.
Sabías que…
Se recomienda preguntar a los alumnos de qué
forma podrían explicar la transferencia de calor
utilizando la teoría cinética. Pida que recuerden
la Actividad DOS en la que se estudia el choque
de las moléculas y su relación con la
transferencia de calor por conducción.
En la convección, en un inicio, ocurre algo
similar: el calor se transmite cuando moléculas
con mucha energía cinética chocan con otras,
estos choques se dan en cierta región de aire.
Lo que provoca que aumente el volumen en
esa región y el aire ocupe un mayor espacio,
como consecuencia, disminuye la densidad y la
masa de aire se eleva.
Puede guiarlos a una explicación similar a
partir de preguntas como: ¿qué pasa cuando
las moléculas que tienen más energía
cinética chocan con otras con menor energía
cinética? ¿Qué sucedería con el volumen de
una región de aire si las moléculas se
movieran más rápido? ¿Si un cuerpo ocupa
más volumen con la misma masa, qué ocurre
con su densidad? ¿Qué sucede con una
porción del aire si su densidad es menor que
la del resto?, etcétera.
4
Esta sección es importante ya que
permite a los estudiantes conocer las formas
en las que se transmite el calor, lo cual es
necesario para resolver el
problema
. Si la
escuela cuenta con Internet se recomienda
revisar la página:
¿Cómo viaja el calor?
, la
dirección completa se muestra en el
recuadro de
Para saber más
…