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La propagación del calor ¿Cómo se propaga el calor? ¿Qué ocurre con los átomos cuando un cuerpo cede o absorbe calor? FUENTE DEL AUTOR ¿Qué es el calor? Es la energía que pasa de un cuerpo que tiene mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura. Por ejemplo, en la imagen que se muestra, hay calor viajando del cuerpo A al B. 40 °C 20 °C Calor A B FUENTE DEL AUTOR ¿Qué es el calor? En el dibujo que se muestra aquí, no hay calor viajando del cuerpo A al B, pues ambos cuerpos están a la misma temperatura. 20 °C 20 °C A B FUENTE DEL AUTOR ¿Qué es el calor? En este caso, hay calor del fuego de la cocina a la tetera y al agua que ésta contiene. FUENTE DEL AUTOR ¿Qué es el calor? Esta estufa entrega calor a los objetos que le rodean: el aire, suelo, muebles y a mí. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo llega el calor a la Tierra? El¿Sabías Sol entrega calor a la Tierra a todo lo que que no es nada buenoy exponerse al en ella: las rocas, el aire, el agua de los solestá durante mucho tiempo cuando la radiación océanos y hielos, las plantas y animales. ultravioleta (UV)aestá con índices altos? FUENTE DEL AUTOR ¿De qué formas se propaga el calor? De tres maneras: 1) por conducción 2) por convección 3) por radiación. Muchas veces ocurren juntas. Pero: 1) la conducción ocurre principalmente en los sólidos. 2) la convección se produce en líquidos y gases. 3) la radiación se produce por el movimiento de ondas electromagnéticas en el vacío o por un medio. Empecemos por estudiar la propagación por conducción. ¿Cómo la podríamos estudiar experimentalmente? FUENTE DEL AUTOR Supongamos que queremos saber qué tan buen conductor del calor es el cobre Con una vela encendida, coloca en un alambre de cobre, gotitas cada 2 centímetros y fija en ellas un clip para papeles (fíjate en la animación). Después invierte el alambre y calienta uno de sus extremos. FUENTE DEL AUTOR Supongamos que queremos saber cuan buen conductor del calor es el cobre El calor se propaga en este sentido: Después de un tiempo los clips empezarán a caer. ¿En qué orden caerán? ¿Por qué caen y en ese orden? Ten cuidado para no quemarte. El calor aquí se propaga por conducción. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo ver la propagación del calor por convección? Papelitos picados Coloca agua en un vaso precipitado, vierte en él unos cuantos papelitos pequeños y observa lo que ocurre mientras calientas el agua. Ten cuidado para no quemarte. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo ver la propagación del calor por convección? Los papelitos muestran que el agua se mueve. El agua más caliente sube y la más Esta es una de las principales razones que explican las corrientes marinas y los fría baja, distribuyendo así el calor a todo el líquido. Esto es lo que conocemos vientos. Recuerda que el planeta es frío en los polos y cálido en el ecuador. como convección. FUENTE DEL AUTOR Aquí hay calor, pues los dos objetos están en contacto. 40 °C 20 °C Calor A 40 °C B 20 °C Calor A ¿Pero qué pasa si los dos cuerpos Similar es la radiación. Es la manera en que nos llega están separados y entre ellos no calor desde el Sol. hay nada, solo vacío? B FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo saber que material es mejor conductor del calor? Cobre El calor se propaga en este sentido: 2,5 s 2,5 s 2,5 s 2,5 s 2,5 s 2,5 s En este experimento estamos usando cobre. Los resultados del tiempo entre la caída de un clip y otro es de 2,5 segundos y…. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo saber que material es mejor conductor del calor que otro? Hierro El calor se propaga en este sentido: 3s 3s 3s 3s 3s 3s …que conducen calor. Estos materiales se denominan …al repetirlo con muy hierromal enelvez de cobre. Los resultados del tiempo Muchos de estos aislante térmicos deaislantes caída detérmicos. los clips es de 3 segundos. Entonces, ¿quién(madera, conduce teflón, etc.) se utilizan en las azas de las ollas y otros utencilios de la mejor el calor? cocina.plumavit, plástico y otros… Hay materiales, como el vidrio, FUENTE DEL AUTOR ¿En qué casos sirven los aislantes del calor? Aquí hay aislantes térmicos Claro, los termos para mantener la temperatura de los alimentos tienen en su interior un material aislante (conduce mal el calor). También se ocupan aislantes térmicos en los techos y muros de las casas para mantener la temperatura de la casa, útil tanto en verano como en invierno. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo se explica la propagación del calor? Representación simplificada de un átomo vibrando por agitación térmica La explicación está en la estructura de la materia: los átomos. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo el modelo atómico explica la propagación del calor por conducción? Átomos 20ºC Aquí se ilustra un material sólido y sus átomos vibrando, cuando su temperatura es 20 ° C. ¿Qué ocurrirá si se aumenta la temperatura del material? FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo el modelo atómico explica la propagación del calor por conducción? 200ºC Si aumentamos la temperatura del material, los átomos vibran más rápido y se mueven más. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo el modelo atómico explica la propagación del calor por conducción? ¿Qué pasará en el material si uno de sus lados está a mayor temperatura que el otro? Los átomos que vibran más rápido transfieren energía a los más lentos. En el sentido que se indica es cómo se propaga el calor. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo el modelo atómico explica la propagación del calor por conducción? Después de cierto tiempo, el material alcanzará la temperatura de equilibrio y ya no habrá calor, todas las partículas tendrán la misma energía térmica. La propagación del calor por conducción es consecuencia de la interacción directa entre los átomos. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo el modelo atómico explica la propagación del calor por convección? Los átomos (o moléculas) en líquidos y gases pueden moverse con mayor libertad. Su movimiento es en corrientes desde las zonas más calientes a las más frías. Esas corrientes reparten el calor por convección en líquidos y gases. FUENTE DEL AUTOR ¿Cómo se explica la propagación del calor por radiación? La Cuando radiación te expones infrarroja que Sol yllega sientes del su Solcalor, calienta Los átomos no soloalabsorben o emiten luz.no eles suelo por yla luz aguas visible. superficiales El calor delde solla es Tierra. por También lolas hacen con otros tipos de radiación: Por radiación el infrarroja. y las aguas calientan el conducción ultravioleta, elsuelo infrarrojo, los rayos X, etc.,el La aire radiación y ahí el invisibles, calor térmica se propaga también por la puedes convección, ver en pero reales. algunos tipos produciendo vientos. y calentadores. El infrarrojo esdeelestufas responsable del calor. FUENTE DEL AUTOR ¿Explicará el modelo atómico la emisión y la absorción de calor por parte de la materia? Cuando llega radiación infrarroja a un átomo con energía adecuada, uno o más electrones saltan a un orbital más externo. Cuando esto sucede, el átomo absorbe la energía radiante. Observa la animación cuidadosamente. FUENTE DEL AUTOR ¿Explicará el modelo atómico la emisión y la absorción de calor por parte de la materia? Cuando Como puedes en un átomo ver, la emisión uno o más y laelectrones absorcióntienen de la radiación cabida eninfrarroja un orbitallainferior, misma que bajancon a éllayluz el átomo visible. emite Hay muchos energía. tipos Ellade puede radiación ser radiación y con todas infrarroja. ocurre lo Observa mismo,lapues animación en esencia cuidadosamente. son lo mismo FUENTE DEL AUTOR Referencias Web 1) https://www.youtube.com/watch?v=28pbgrHc9kk 2) https://www.youtube.com/watch?v=5pGcGeHKkWc 3) https://www.youtube.com/watch?v=OHLMqf5laFA 4) https://www.youtube.com/watch?v=qoir7cXBAY4 5) https://www.youtube.com/watch?v=NRJX36W0yRU 6) https://www.youtube.com/watch?v=-IYqFZk2Jac 7) http://enciclopedia.us.es/index.php/Propagaci%C3%B3n_del_calor 8) http://www.experimentosnuevos.com/2011/07/propagacion-del-calor-porconduccion/ Todas las imágenes bajo licencia common creatives