Sigue a educarchile en

Cantidad de usuarios online 1.500.000

Recursos educativos interactivos

compartir

Ficha temática

La Temperatura

¿Sabes lo que es temperatura? El siguiente recurso lo hemos desarrollado para que puedas aprender esta materia de física que debes para en enseñanza media. Te invitamos a conocerlo.

La temperatura

¿Qué se entiende por temperatura? Desde muy niños, todos sabemos lo que es la temperatura gracias a que en nuestro organismo poseemos el sentido térmico –ligado al tacto– que nos da cuenta de qué está más frío o más caliente. Sin embargo, nuestros sentidos son un tanto inexactos cuando se trata de comprender las leyes del mundo físico. Por esta razón, a lo largo de la historia se han inventado distintos instrumentos que reemplazan y prolongan nuestro sentido térmico, permitiendo evaluar la temperatura en forma bastante más objetiva, con mayor precisión y en un rango mucho más amplio. Como una primera aproximación al concepto, se puede definir temperatura como aquello que mide un termómetro. El problema, entonces, consiste en saber cómo son y cómo funcionan los termómetros.

Tipos de termómetros. Los cambios de temperatura producen en la materia diversos efectos. Entre los más notables están los cambios de volumen (en este caso hablamos de dilatación térmica), los de color y los cambios de estado (sólido, líquido y gaseoso); pero también se producen otros efectos menos evidentes, como el cambio en la conductividad eléctrica. Cualquier porción de materia es en este sentido un termómetro, y cualquier cambio que se produzca debido a una modificación de su temperatura nos informa de ella. Por ejemplo, los cambios de tamaño de una varilla metálica, de un vidrio o del aire permiten medir la temperatura. Al material que se emplea para medir la temperatura lo denominaremos material termométrico. Uno de los más conocidos es el mercurio (Hg).

Los efectos producidos por los cambios de temperatura en la materia dan origen a distintos tipos de termómetros. Así, hablaremos de termómetros de dilatación, pirómetros (los que se basan en los cambios de color), termómetros eléctricos, entre otros.

El ingenio humano ha construido instrumentos para medir la temperatura en forma muy simple y eficiente, dependiendo del contexto y las circunstancias en que se necesite. Es muy distinto el procedimiento para medir la temperatura de un paciente para ver si tiene fiebre, que la de un horno de una fundición para acero. También es muy distinto el procedimiento para medir la temperatura de nuestro ambiente, que para medir la temperatura del Sol. A continuación se presentan los termómetros más comunes y los procedimientos para medir en forma directa temperaturas cercanas a la del ambiente.

Termómetros de dilatación. Se los clasifica según el estado del elemento termométrico, en termómetros de sólido, de líquido o de gas. Todos ellos se basan en el hecho de que algunos materiales, para una misma variación de temperatura, se dilatan más que otros. Esta caracterí¬stica de los materiales se expresa cuantitativamente a través del coeficiente de dilatación, el cual depende además de la geometría de los cuerpos. Para objetos como una varilla, en que predominan el largo sobre las otras dos dimensiones, se habla de coeficiente de dilatación lineal (lo anotamos con la letra l). Para las láminas, en que predomina el largo y ancho sobre el espesor, se habla de coeficiente de dilatación superficial, y para los objetos en que las tres dimensiones (largo, ancho y espesor) son importantes, se habla de coeficiente de dilatación cúbica. 

Para el caso más simple, si TriánguloL es el cambio de longitud que experimenta una varilla de longitud inicial L, debido a un cambio de temperatura TriánguloT, su coeficiente de dilatación lineal l es:

Fórmula.[1]

La tabla siguiente, muestra algunos coeficientes de dilatación típicos de algunos materiales comunes. Se observa que el coeficiente de dilatación se mide en Uno partido por grado Celsius y depende del material.

Tabla

 
El siguiente problema ilustra este concepto.

Ejemplo: Si una regla de aluminio tiene 50 cm de longitud cuando está a 10 ºC. ¿Qué longitud tendrá si se la calienta uniformemente hasta 80 ºC? (Ver figura)

Figura

De la expresión [1] se tiene que:
TriánguloL = λ•L•TriánguloT,
como TriánguloT = 70 ºC y L = 50 cm

Fórmula

Calculando se tiene que TriánguloL = 0,084 cm; es decir, crece casi 1 milímetro. Su longitud será 50,084 cm. Para ciertos fines esta dilatación puede ser insignificante, pero para otros puede ser muy significativa. Por ejemplo, en el marco de una ventana seguramente no importará, pero para los antiguos relojes de péndulo, donde el período de oscilación depende de su longitud, esta dilatación es inaceptable.

Por otra parte, debe tenerse en consideración la dilatación lineal en los cables del tendido eléctrico, en la construcción de vías férreas y en estructuras de edificios y puentes. Si los ingenieros no la consideraran, con los cambios de temperatura entre el dí¬a y la noche o entre el verano y el invierno los cables del tendido eléctrico se cortarían, las vías férreas se curvarían y las estructuras de concreto y acero se romperían.

La dilatación superficial también puede ser importante para muchos fines prácticos. No es casual que los vidrios de las ventanas no se ajusten exactamente a sus marcos y se emplee masilla o goma entre el vidrio y el marco. Tampoco es adorno el alquitrán que separa los pastelones de las calles ni el espacio que se deja entre las baldosas o los azulejos.

Por último, entender la dilatación térmica puede ser muy útil en la práctica. Por ejemplo, si la tapa metálica de un frasco de vidrio está muy apretada, se puede calentar con agua caliente y saldrá con facilidad. Lo mismo ocurre con una tuerca que esté muy apretada en un tornillo. Si se calienta se puede sacar con facilidad. Por otra parte, el material de las fundas y tapaduras que emplean los dentistas debe poseer el mismo coeficiente de dilatación que las muelas y dientes, pues de lo contrario se romperían al ingerir alimentos muy calientes o muy fríos. Los vasos y botellas suelen quebrarse cuando se les vierte agua caliente en forma repentina. Esto ocurre porque las zonas donde llega primero el agua caliente se dilatan antes que las otras. El vidrio pirex, en cambio, no se quiebra tan fácilmente en estas circunstancias debido a que posee un coeficiente de dilatación más pequeño que el vidrio común.

Termómetros sólidos. Están construidos sobre la base de dos materiales que presentan un coeficiente de dilatación muy distinto.

Las figuras 3 y 4 ilustran dos variantes de este tipo de termómetro. En el primer caso, la varilla posee un gran coeficiente de dilatación respecto del soporte, ya que al incrementarse la temperatura del dispositivo y alargarse más la varilla que el soporte, la aguja se mueve. En el segundo caso se trata de dos varillas con distinto coeficiente de dilatación, soldadas a lo largo. Al aumentar la temperatura, la varilla con mayor coeficiente de dilatación se estira más que la otra y el conjunto se curva en un sentido y, al reducir la temperatura, en el otro.

Ejemplos termómetros sólidos

 
Este tipo de dispositivo puede adaptarse para controlar automáticamente la temperatura de algunos artefactos. Se trata de los termostatos. Al alcanzar cierta temperatura, actúan como un interruptor eléctrico conectando o desconectando un circuito eléctrico. Los hornos eléctricos, refrigeradores y secadores de pelo poseen termostatos.

Termómetros de líquido. En la figura 5 se ilustra un prototipo de termómetro de líquido. El elemento termométrico suele ser mercurio o alcohol coloreado en el interior de un delgado tubo de vidrio. Estos líquidos poseen un coeficiente de dilatación mucho mayor que el del vidrio. Es importante darse cuenta de que en la construcción de este tipo de termómetro hay que cuidar que dentro del tubo no quede aire. De lo contrario, al expandirse el elemento termométrico y también el aire, el tubo se rompería. En la parte inferior suelen poseer un recipiente metálico, pues los metales son muy buenos conductores del calor. Este tipo de termómetro se usa habitualmente para medir la temperatura ambiente.

Tipos de termómetros

El tradicional termómetro clínico es de este tipo, pero tiene una diferencia importante. En un extremo del recipiente metálico el vidrio posee una estrechez (figura 6) que impide que el mercurio se mueva libremente en esa zona, haciendo que, cuando la temperatura disminuye, el mercurio se separe en ese lugar, dejando registrada la mayor temperatura medida. Por este motivo se denomina “termómetro de máxima”. Esta es, por lo demás, la razón por la cual el médico agita el termómetro antes de colocárselo al paciente.

Termómetro de gas. Este termómetro (también denominado termoscopio), al parecer inventado por Galileo Galilei, emplea aire (o cualquier gas) como elemento termométrico. Como se ilustra en la figura 7, es el más fácil de construir. Bastan una botella, un tubo capilar, un buen tapón de plasticina y una gotita de agua. Al variar el volumen del aire encerrado en la botella, la gotita de agua se desplaza por el tubo dando cuenta de sus distintas temperaturas. 

Termómetro de gas

Intenta construir este termómetro planificando cuidadosamente el trabajo. Gradúalo en la escala Celsius y mide la temperatura del ambiente.

Otros termómetros. El pirómetro es un termómetro apropiado para medir altas temperaturas, especialmente la de hornos de fundición, en donde los termómetros antes descritos se derretirí¬an. Miden la temperatura a distancia a partir del color de la radiación (luz) que emite un cuerpo caliente. Otro termómetro, cada día más difundido, es el termómetro eléctrico, el cual mide la temperatura a través de los cambios que ella produce en la corriente eléctrica que circula por un conductor. Normalmente, mientras mayor es la temperatura de un conductor, más dificultad encuentra la corriente para circular por él: en términos técnicos, se dice que aumenta la resistencia eléctrica de los conductores.

Temperatura y equilibrio térmico. Los termómetros miden, en principio, su propia temperatura. Por esta razón el instrumento debe conectarse lo mejor posible con el objeto al que se le desea medir la temperatura para luego esperar a que, entre objeto y termómetro, se produzca el equilibrio térmico. Es por esto que el médico coloca el termómetro bajo la axila y luego espera un tiempo prudente antes de leer lo que marca. Una medición simple permite constatar este hecho. Si se coloca un termómetro en agua tibia y se mide la temperatura que registra a intervalos iguales de tiempo (unos 10 segundos), se observa cómo ésta varía –figura 8–. Se puede decir que en aproximadamente un minuto, agua y termómetro han alcanzado la temperatura de equilibrio.

Aquí se hace evidente un gran problema de la física como ciencia de la medición: ¿es posible medir algo sin alterar lo que se quiere medir? En otras palabras, tomando el ejemplo anterior, ¿se ve modificada en alguna medida la temperatura del agua cuya temperatura deseamos medir? La respuesta es sí. La temperatura que medimos es la de equilibrio entre la del agua y la del termómetro que usemos. La diferencia entre la temperatura medida y la que poseía el agua depende, entre otros factores, de la relación entre la masa del agua y la del termómetro. Si el termómetro posee una masa muy pequeña en relación con la del agua, esta alteración también será muy pequeña. Por otra parte, también es claro que con un termómetro convencional no podremos medir, por ejemplo, la temperatura de una gota de agua.

Escalas termométricas. Una cosa son los termómetros y otra muy distinta son las escalas en que se gradúan. La forma de graduar un termómetro es un tanto arbitraria (al igual que todas las unidades de medición), pero hay algunas más convenientes que otras.

La escala Celsius es la más usada en nuestro país. Ella considera dos temperaturas patrones llamadas puntos fijos. La temperatura de fusión del agua (o punto de congelación), a la cual se le asigna el valor 0 °C, y la temperatura de ebullición del agua, a la cual se le asigna el valor 100 °C. Se trata de puntos fijos porque la temperatura permanece constante mientras se producen los cambios de estado. Si se agrega hielo machacado en un recipiente y se calienta mientras medimos continuamente su temperatura (T) a medida que trascurre el tiempo (t), se aprecia una curva como la que muestra el gráfico de la figura 9. Este comportamiento es general para todos los elementos; solamente difieren los puntos fijos, es decir, la temperatura a la que se producen los cambios de estado. 

Escala Celsius

Por lo tanto, para graduar un termómetro de acuerdo con la escala Celsius debemos hacer en él marcas en los puntos en que la temperatura se estabiliza, asignándoles el 0 y el 100. Después se divide la distancia entre los dos puntos en 100 partes iguales y finalmente se prolonga esta graduación por debajo del 0 °C y por encima del 100 °C. La distancia entre dos marcas consecutivas corresponderá a una diferencia de temperatura de 1°C. (Ver figura 10)

Hielo fundiéndose. Agua hirviendo

La escala Fahrenheit. Esta escala fue creada por Gabriel Fahrenheit y actualmente es muy usada en otros países. Se obtiene a través de un procedimiento similar al empleado por Celsius, pero con temperaturas en que una mezcla de agua y amoniaco cambian de estado. Ya que son otros los puntos fijos, lo importante es saber que a 0 °C le corresponden 32 °F y a 100 °C, 212 °F. En la figura 12 se ilustra la relación entre ambas escalas.

Observando el gráfico de la figura 11 se ve claramente que: 

 

Es decir: T (ºF) = 1,8 T(ºC) + 32  [2]

Paréntesis matemático
Recuerda que en un gráfico X-Y la ecuación de una recta se puede escribir como

y = mx + n,

en que la pendiente m es   y n el valor de y cuando x = 0

Tabla

La escala Kelvin. Esta es la escala de temperatura del Sistema Internacional de unidades (S.I.) y, por lo tanto, la que se emplea preferentemente en física. Es menos arbitraria que las anteriores y tiene mayor utilidad. El valor cero (0 K, no se utiliza aquí el símbolo °) es la temperatura más baja que puede alcanzar la materia (aproximadamente -273 °C), y la “longitud” de su grado es igual a la longitud de la escala Celsius. Por lo tanto, al 0 °C le corresponden -273 K y al 100 °C el 373 K. En la figura 12 se encuentra la relación entre la escala Kelvin y las escalas Celsius y Fahrenheit. 

 

Relación entre las escalas de medicion de temperatura:
- Celsius – Fahrenheit:

Fórmula

- Celsius – Kelvin:

Fórmula

La temperatura en el modelo cinético molecular de la materia

¿Cómo se explica la temperatura desde el punto de vista de la estructura de la materia? La materia está constituida por átomos que suelen conformar moléculas, que a su vez se encuentran en constante movimiento. En el caso de los sólidos, las moléculas vibran en torno a posiciones de equilibrio debido a que se mantienen unidas por fuerzas de cohesión eléctricas. En los líquidos, en tanto, las moléculas se mueven con mayor libertad, pues las fuerzas de cohesión son mucho más débiles debido a que las moléculas están más distanciadas. En los gases, estas fuerzas de cohesión suelen ser tan débiles que pueden despreciarse. En este caso, las moléculas viajan rápidamente, chocando con las paredes del recipiente que las contiene. Es posible relacionar la temperatura de un sistema (sólido, líquido, gaseoso) con la energía cinética promedio de las moléculas que lo constituyen. Así, lo que sentimos en nuestra piel cuando nos quemamos son los numerosos impactos que ella recibe de las moléculas constituyentes del cuerpo caliente. Lo que entendemos por temperatura es, pues, un efecto macroscópico de fenómenos que ocurren a escala atómica y molecular.

Este modelo explica bastante bien lo que sentimos y muchas de los fenómenos que observamos, por ejemplo, los cambios de estado que experimenta la materia por efecto de la temperatura, la dilatación térmica, las propiedades generales de sólidos, líquidos y gases y el hecho de que exista una temperatura mínima para la materia (el 0 K), pues ella correspondería a la inmovilidad de átomos y moléculas. Pero ¡cuidado!, si bien es un modelo simple de comprender e imaginar, no es completamente exacto, ya que la estructura de la materia es bastante más compleja y hay una serie de hechos que el modelo cinético no puede explicar correctamente.

Un caso extraño. Todos sabemos que el hielo flota en el agua líquida, lo que nos parece bastante normal. Esto ocurre porque el hielo (agua en estado sólido) tiene menor densidad que el agua en estado líquido; pero ello, si lo pensamos un poco, es un comportamiento anómalo que nuestro modelo cinético molecular no explica en lo absoluto. En efecto, a partir de éste, debiéramos esperar que el hielo fuera más denso que el agua líquida y que al reducir la temperatura del agua al congelarla ésta disminuyera su volumen. Debiéramos esperar también que los iceberg se hundieran en el mar, que los lagos en el invierno empezaran a congelarse por el fondo, que los cubos de hielo se fueran al fondo de un vaso con agua, y que una botella llena de agua colocada en el congelador no se rompiera. Sin embargo, todo esto ocurre al revés. La razón es fácil de decir, pero muy difícil de explicar. En efecto, el agua, este líquido tan familiar, presenta un comportamiento anómalo entre los 4 y los 0°C.

El gráfico de la figura 13 muestra la relación entre el volumen del agua en función de la temperatura. Como puede verse, en este rango de temperatura las cosas ocurren de un modo distinto. Al reducirse su temperatura de 4 a 0°C, el volumen del agua se incrementa en vez de reducirse, con lo cual se reduce su densidad.

Gráfico

Temperaturas extremas. Afortunadamente vivimos en un ambiente en que las variaciones de temperatura no son muy acentuadas y en que predomina el agua en estado líquido. De hecho, las temperaturas en los desiertos más cálidos (medidas a la sombra, como lo hacen siempre los meteorólogos) son del orden de los 60 °C y en las zonas más frías del planeta (en los polos) del orden de los -40 °C. Nuestro cuerpo se las arregla para mantener una temperatura estable de 36 °C.
Pero en otras partes del Universo las cosas son muy distintas. En el vacío, muy lejos de estrellas y planetas, la temperatura es muy cercana al 0 K. En la superficie de una estrella como nuestro Sol, en cambio, es de unos 6.000 °C y en su centro, de unos 20 millones de grados Celsius. Según los cosmólogos, la temperatura promedio del Universo ha estado descendiendo desde 1056 K (poco después del Big Bang) hasta llegar hoy a unos 3 K.

En la Luna, donde no hay una atmósfera que regule las temperaturas tan adecuadamente como lo hace la nuestra aquí en la Tierra, las temperaturas en la oscuridad pueden llegar a -200 °C y a cerca 200 ºC a la luz solar. Por esta razón los astronautas que caminaron en nuestro satélite y los que hacen caminatas espaciales requieren trajes tan especiales.

Física de bajas temperaturas. Está claro que existe una temperatura mínima para la materia, el 0 K. A esta temperatura los átomos y moléculas debieran encontrarse en reposo. Sin embargo, esta temperatura no puede ser alcanzada experimentalmente, ya que es imposible aislar perfectamente una porción de materia del resto del universo, que obviamente está a mayor temperatura. No obstante, los físicos en sus laboratorios han inventado complejas máquinas capaces de acercarse a ella, alcanzando solamente milésimas de Kelvin. Lo sorprendente es que en física de bajas temperaturas (criogenia) se han descubierto nuevas propiedades de la materia. La superconductividad y la superfluidez son dos de ellas. En el primer caso, se ha descubierto que a temperaturas muy bajas algunos conductores eléctricos dejan de presentar resistencia eléctrica. Esto en el futuro tendrá impactantes consecuencias tecnológicas. Por otra parte, la superfluidez consiste en un extraño comportamiento de los líquidos contenidos en un recipiente: éstos ascienden por las paredes, derramándose completamente.

Otro hecho no menos sorprendente, y cuyo descubrimiento fue motivo del Premio Nobel de Física del año 2001, es que a temperaturas cercanas a 0 K los gases se comportan de un modo notable: se ordenan y actúan como si fuesen un solo átomo. Esto es lo que se conoce como quinto estado de la materia (o condensación de Bose-Einstein).

Física de altas temperaturas. ¿Existirá una temperatura máxima posible para la materia? La respuesta aún no la sabemos, pero lo interesante es que los físicos en sus laboratorios se acercan cada día más a temperaturas tan grandes como las que hubo en el momento del Big Bang. El récord hoy bordea los 1.012 K y con seguridad seguirá aumentando. Esto se logra en aceleradores de partículas que las hacen colisionar muy fuertemente. Es interesante saber que la materia a estas temperaturas no tiene el aspecto de la materia que nos rodea. Es lo que se llama plasma o cuarto estado de la materia. En nuestra vida cotidiana, lo más cercano a un plasma es el fuego, pero se trata de un gas todavía muy frío comparado con aquél. En un plasma ya no hay átomos, solo existen partículas, electrones, protones, etc. moviéndose muy rápidamente.
La inmensa mayoría de la materia del Universo se encuentra en forma de plasma. Las estrellas en su mayor parte están formadas de plasma, y solamente en escasos lugares, como aquí en la Tierra, la materia está a temperaturas lo suficientemente bajas como para constituir átomos.

El cero absoluto. Considera el experimento que se ilustra en la figura 14. 

Figura 14

El tubo, cerrado en su parte inferior, tiene atrapado un gas (por ejemplo aire) bajo la gotita coloreada. Con la regla se puede medir la distancia entre la base del tubo y la gotita. Esta distancia será proporcional al volumen del gas encerrado. Si calentamos un poco el agua y esperamos a que el tubo y el gas alcancen la temperatura de equilibrio (T), que podemos medir con el termómetro sumergido en el agua, veremos que la gotita coloreada asciende; es decir, el volumen (V) del gas aumenta. Si repetimos esta operación varias veces y graficamos los datos, obtendremos una recta como la que se ilustra en la figura 14a. Si extrapolamos los valores obtenidos para temperaturas inferiores, es decir, prolongamos la recta (línea de puntos), se observa que ella corta el eje de las temperaturas, para el caso imposible de que el volumen del gas sea cero, en un especial valor: aproximadamente -273 ºC. Si repetimos la experiencia con gases diferentes (hidrógeno, oxígeno, etc.) se obtienen rectas distintas, pero ¡sorpresa!, todas convergen a esa misma temperatura, tal como se muestra en la figura 14b. Evidentemente, esto no es una casualidad y así lo comprendió Lord Kelvin. En definitiva, esta es la temperatura más baja que puede alcanzar la materia. Si se realiza el experimento con rigurosidad se puede medir esta temperatura con gran exactitud. Es sorprendente como el ingenio de los científicos les ha permitido medir, con simpleza y gran precisión, una temperatura imposible de lograr en la práctica.

foto color
 UN EFECTO DEL CALOR Es fundamental, en física, comprender los cambios que ocurren entre cuerpos al cambiar la temperatura. Presta atención a las preguntas de esta guía, que pretenden reforzar tus conocimientos respecto al calor y la temperatura.Ir a la actividad
Guía del docente: UN EFECTO DEL CALOR


Descripción curricular:

- Nivel: 2.º Medio 

- Subsector: Ciencias físicas

- Unidad temática: El calor

- Palabras clave: temperatura, calor, calentamiento, Celsius, Kelvin, Fahrenheit,

  termómetro

- Contenidos curriculares: La temperatura

Equilibrio térmico. Termómetros y escalas de temperatura. Escalas

   de Kelvin y de Celsius.

Dilatación de la materia con el aumento de la temperatura: su

   manifestación en materiales diversos. El termómetro médico y su

   uso. El caso contrario del agua: importancia de aceptar lo inusual y su rol en

   la generación de nuevos conocimientos.

 

- Aprendizajes esperados:

Manejan con familiaridad y distinguen los conceptos de temperatura

   y calor, su relación con la energía, las propiedades de los materiales y

   artefactos de uso cotidiano en relación con estas magnitudes.

Reconocen que en nociones de uso cotidiano (como calor,

   temperatura, energía) hay toda una ciencia y un mundo de ideas y

   aplicaciones.

 

Contenidos relacionados:

- 1.º Medio: 

La electricidad: la energía eléctrica.

- 2.º Medio:

El movimiento: descripción del movimiento.

El movimiento: energía mecánica.

El calor: materiales y calor.

El calor: conservación de la energía.

La Tierra y su entorno: la Tierra.

La Tierra y su entorno: el sistema solar, visión del sistema solar.

La Tierra y su entorno: el universo.

- 3.º Medio:

Mecánica: conservación de la energía mecánica, energía

  mecánica y   Roce.

Fluidos.

- 4.º Medio:

Electricidad y magnetismo: fuerzas entre cargas.

El mundo atómico.

 

Aprendizajes esperados de esta actividad: 

- Reconocer la limitación de los sentidos respecto a las mediciones objetivas de

  temperatura.

- Reconocer los efectos de la aplicación del calor sobre las sustancias.

- Relacionar la aplicación del calor con el cambio en el volumen de las sustancias

  (dilatación y expansión térmica).

- Relacionar los efectos de la aplicación de calor con el funcionamiento del termómetro.

- Familiarizarse con el uso de diferentes escalas termométricas.

- Reconocer una aplicación cotidiana del uso del termómetro.

- Comprender la diferencia entre el calor y la temperatura.

 

Recursos digitales asociados:

- Ficha temática: La temperatura

- Diapositivas digitales: Física NM2 “El calor 1”

 

Actividades propuestas para este tema: 

En esta actividad se hace énfasis en la comprensión del concepto de temperatura mediante

un conjunto de observaciones y hechos. La actividad consta de preguntas en las cuales el

estudiante debe ser capaz de inferir las principales ideas desde la observación y sus

experiencias previas, así como resolver un problema aplicando las escalas adecuadas de

temperatura.

 

ACTIVIDAD: Un efecto del calor

 

2H 

 

1. Mapa de contenidos tratados 

 

mapa 

 

2.  Desarrollo de la actividad Un efecto del calor

     Para esta actividad sólo se requiere que los estudiantes tengan acceso a la

     guía de trabajo y a la ficha n.º 12, “La temperatura”. 

 

Paso 1 

Anuncie a los estudiantes que hoy tratarán el tema del calor y su relación

con la temperatura. Lean la guía de trabajo y verifique que todo esté claro

para los estudiantes.

 

Paso 2

Pídales que comiencen el desarrollo de la guía de trabajo. Vigile la actividad

con el fin de solucionar las dudas de sus estudiantes y guiar a aquellos que

estén desorientados. Las respuestas a las preguntas de la guía son las

siguientes:

 

1.  ¿Cuál es la diferencia entre algo que se siente caliente y algo que

     está caliente?

     Las respuestas a esta pregunta deberían estar orientadas a señalar

     las diferencias entre la percepción sensorial de la temperatura y su

     medición objetiva. Puede guiar a los estudiantes desorientados

     mediante situaciones cotidianas. Por ejemplo, en un día caluroso uno

     podría sentir el pavimento más caliente que el césped, si embargo

     ambos están a la misma temperatura.

 

2.  Observa los siguientes dibujos, que representan una sustancia sólida

     y una líquida antes de calentar y después de calentar.

 

     graph1 

 

     graph2 

    

Observando los dos dibujos, 

 

a.  ¿Qué ocurre con el volumen de las sustancias al aplicarles

     calor?

     Es evidente que el volumen de las sustancias, tanto sólido

     como líquido, aumenta al aplicarles calor.

 

b.  ¿Cómo funciona un termómetro?

     Un termómetro mide la temperatura. Siendo así, la

     temperatura  es la lectura del termómetro, por lo que el

     termómetro es un dispositivo que responde a los cambios en

     las condiciones de calor del ambiente que lo rodea. Esta

     respuesta puede calibrarse para otorgar una medición objetiva

     de la temperatura. La respuesta del termómetro puede ser un

     cambio de volumen (los más usuales), de color o de

     propiedades como la conductividad eléctrica.

 

3.  Existen tres escalas convenientes para graduar los termómetros: la

     Kelvin, Celsius (centígrados) y Fahrenheit. El siguiente cuadro

     muestra los valores que marcan las escalas cuando el agua sólida se

     funde y cuando el agua líquida hierve.

 

     tabla 

    

     La temperatura corporal normal es de 37 ºC. De acuerdo con la tabla,

     ¿cuál sería la temperatura corporal normal medida en las tres

     escalas?

     De acuerdo con los valores entregados en la tabla, el estudiante

     debería concluir que la temperatura será:

     En grados Kelvin, igual a la lectura en grados Celsius más 273.

     En grados Fahrenheit, igual a la lectura en grados Celsius multiplicada

     por 1,8 y sumados 32.

 

T(K) = T(ºC) + 273

T(ºF) = T(ºC) 1,8 + 32

Por lo tanto, la temperatura corporal sería:

T(K) = 310 K

T(ºF) = 98,6 ºF

 

4.  ¿Cuál es la importancia médica del uso del termómetro?

     El estudiante debería inferir que el monitoreo de los cambios en la

     temperatura corporal permiten un diagnóstico y control adecuado de

     los efectos que producen algunas enfermedades.

 

5.  ¿En qué situaciones cotidianas se usa el termómetro?

     En general el estudiante puede reconocer usos como los

     atmosféricos, en el termostato del refrigerador, en los indicadores

     internos de un automóvil, el uso médico, en los acuarios, en las

     piscinas, termostatos de aire acondicionado, en algunos alimentos.

 

6.  ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura? 

     Si bien el estudiante comprenderá luego que el calor es una forma de

     energía, acá sólo es necesario hacer hincapié que la temperatura es

     una medición de una condición, provocada por las diferencias en los

     flujos de calor. O sea, la temperatura es la medida de uno de los

     efectos que tiene el calor en la materia.

 

7.  ¿A qué se le llama “equilibrio térmico”?

     Equilibrio térmico se debe entender como la situación en la cual no

     existen flujos de calor entre los cuerpos, es decir, están a la misma

     temperatura. La lectura de un termómetro, por ejemplo, se debe

     hacer cuando el material que sufre las transformaciones con el calor

     se encuentra en equilibrio térmico con el ambiente. 

Información

Técnica

Descripción Breve¿Sabes lo que es temperatura? El siguiente recurso lo hemos desarrollado para que puedas aprender esta materia de física que debes para en enseñanza media. Te invitamos a conocerlo.
Temas relacionados

>>Presentación: El Calor 1: Temperatura

>>Recurso interactivo: ¿Cómo medimos la temperatura?

>>Sitio: Anders Celsius

IdiomaEspañol (ES)
AutorEducarchile
Fuentewww.educarchile.cl
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
2° medioFísicaLa materia y sus transformaciones

Archivos

Descarga

Queremos tu

Opinión