Colegio Santa Rosa
Equipo Técnico Pedagógico
Nombre y apellido Docente: Florencia Valenzuela / Antonia
Vial
Nivel 2020: 6to básico
GUÍA N° 5 “ENERGÍA Y CALOR”
Unidad
Unidad 3: La energía.
OA/AE
OA 10: Demostrar, por medio de la investigación experimental,
que el calor fluye de un objeto caliente a uno frío hasta que ambos
alcanzan la misma temperatura.
OAA A: Demostrar curiosidad e interés por conocer seres vivos,
objetos y/o eventos que conforman el entorno natural.
Asignatura
Ciencias Naturales
Habilidades
Describir – Identificar – Formular predicciones – Explicar.
Conceptos Claves
Energía – Calor – Temperatura.
Cantidad de páginas.
5
Email
Docente en práctica Florencia Valenzuela 6BA [email protected]
Docente en práctica Antonia Vial 6BB [email protected]
Horario de clases.
6to A: Lunes 10:30 – 11:10 / Miércoles 8:30 – 9:10
6to B:
MOTIVACIÓN
En esta guía estudiaremos la energía a partir de la
transferencia del calor de un cuerpo a otro.
Habitualmente, en nuestra vida empleamos la palabra energía de
múltiples maneras. Por ejemplo, es común decir que nos falta
energía después de practicar algún deporte, o escuchamos decir que
un alimento da mucha energía, también hay bebidas energéticas. Pero
¿qué es la energía?
La energía es la capacidad de un objeto o de un sistema para
realizar un trabajo o provocar un cambio en el entorno. Algunos de
los cambios que la energía puede ocasionar son la modificación del
movimiento de los cuerpos, de su forma, de su temperatura, entre
otros. La energía se transforma, se conserva y se transfiere.
Ahora, para comprender el intercambio de energía a partir del
calor, se presentará primero el calentamiento del agua y su curva,
luego se verá qué es la transferencia de energía, cómo se
manifiesta, y finalmente las unidades de medida asociadas a
esto.
¡Mucha suerte!
La energía, el calor y la temperatura:
Para empezar, es importante definir qué entendemos por energía,
qué entendemos por calor, y qué entendemos por temperatura, para
poder establecer sus diferencias y semejanzas.
1. La energía se define en física como la capacidad de realizar
un trabajo, es decir, de hacer funcionar las cosas. Puede venir en
distintas formas.
2. El calor es un tipo de energía que se produce por la
vibración de moléculas y que provoca la subida de la
temperatura. Es transferible entre dos cuerpos o más.
3. La temperatura es una magnitud, y por lo tanto es medible.
Hace referencia a la sensación térmica de un cuerpo o de la
atmósfera.
Ya conocemos los conceptos principales, ahora ¿cómo se
relacionan?
1. Calentamiento del agua
El calor es la transferencia de energía entre distintos cuerpos
que están a distinta temperatura. Para poder visualizarlo como
energía, es importante destacar que la energía genera cambios en
los cuerpos, ya que es la capacidad de realizar un trabajo. ¿Cuál
sería entonces el trabajo del calor en distintos cuerpos?
En este caso estudiaremos el calentamiento del agua.
El calentamiento de agua es el resultado que se obtiene al
graficar el aumento de la temperatura del agua y sus cambios con
respecto al tiempo en el que se encuentra expuesta al calor.
Observa el gráfico a continuación:
Si dejáramos el agua calentando durante determinado tiempo,
podríamos ver que cambia de estado dependiendo de la temperatura a
la que se encuentra. Es decir, en el tiempo pasa de estado sólido,
a líquido y luego a gaseoso. En el gráfico podemos ver a que
temperatura se cambia de estado.
A continuación, responde las preguntas a partir del gráfico:
1. ¿A qué temperatura se encuentra el punto de fusión?
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2. ¿Qué pasa cuando el agua está en su punto de ebullición?
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3. ¿A qué temperatura el agua pasa de un estado líquido a uno
gaseoso?
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2. Equilibrio térmico
Es importante comprender que cuando aplicamos calor a un cuerpo
hay una transferencia de energía. Esta ocurre cuando la energía
pasa de un cuerpo de mayor temperatura, a un cuerpo de menor
temperatura.
El equilibrio térmico es el resultado de esta transferencia de
energía, en donde dos cuerpos que antes tenían distinta energía
ahora tienen la misma, ya que la energía se distribuyó entre ambos
como en la imagen a continuación:
Ahora queda preguntarnos, ¿cómo ocurre esta transferencia?
Existen tres formas de transferencia de energía en el caso del
calor.
1. Conducción: Es la transferencia de calor entre dos cuerpos
que, estando en contacto, se encuentran a distintas temperaturas.
En este proceso se aplica calor a una parte de un cuerpo que está a
menor temperatura, el que a su vez lo transmite al resto del
cuerpo, propagándose por completo.
2. Radiación: Es la transferencia de calor mediante ondas
electromagnéticas. Por ejemplo, la radiación del sol o la que
proviene de las estufas.
3. Convección: Se puede reconocer en sustancias líquidas y
gaseosas. Es un mecanismo de propagación del calor, este se
transfiere producto del movimiento de las partículas de las
sustancias.
Las partículas del fondo se calientan, por lo que suben y las
que están arriba, frías, bajan a la zona de mayor temperatura.
A continuación, observa las 3 imágenes e identifica a qué tipo
de transferencia de energía hace referencia:
3. Escalas termométricas
Ahora que ya conocemos lo que es el calor, y la energía, es
necesario hacer la relación entre estos dos conceptos y la
temperatura.
Como supimos al inicio de la guía, la temperatura es una
magnitud, y por lo tanto es medible. Nos permite medir cuanta
energía es transferida de un cuerpo a otro y cuál es su sensación
térmica. El instrumento más utilizado para medir la temperatura
tanto en la atmósfera como en un cuerpo es el termómetro.
Hay 3 escalas distintas para medir la temperatura:
La más conocida en Chile, es el grado Celsius, Pero también
existen otras dos.
1. Los grados Celsius fueron creados por Anders Celsius y usó
como referencia los puntos de ebullición (100°C) y de fusión (0°C)
del agua, que es cuando cambian su estado de líquido a gaseoso, y
de sólido a líquido, respectivamente.
La escala de los grados Celsius ubica su punto cero (0) en unos
0,01 grados por debajo del punto triple del agua: ése en el que
coexisten en equilibrio los tres estados de la materia, sólido,
líquido y gaseoso.
Se simboliza con una °C.
2. Hay otra escala de medida utilizada principalmente en Estados
Unidos y es la escala Fahrenheit, la cual es una escala de
temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit. Esta escala
fija el 0°F y el 100°F en las temperaturas de congelación y
evaporación del cloruro amónico en agua.
Se simboliza con una °F
La fórmula que se utiliza para convertir los Celsius en
Fahrenheit es F = (1.8 x C) + 32
3. Finalmente, una tercera escala, pero menos utilizada es la de
los Kelvin. Esta fue creada por William Thompson, y puso cómo
referencia el 0 absoluto (no orientado por el punto de fusión y
ebullición de nada), lo que hace que esta medida sea más específica
para las ciencias como la Química y la Física.
Se simboliza con una K mayúscula.
La fórmula que se utiliza para convertir los Celsius en Kevin
es
K = C + 273
Entre ellas, las dos primeras son relativas, ya que dependen de
los puntos de fusión y ebullición de un líquido, mientras que los
Kelvin es una medida absoluta ya que utiliza el 0 absoluto como
referencia.
¡Ahora unos ejercicios!
a) Pamela tiene que calentar la tina a 24°C para su hija
pequeña. Sin embargo, el único termómetro está en grados
Fahrenheit.
Calcula a qué temperatura en °F necesita estar el termómetro que
sea equivalente a 24°C.
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b) Daniel quiere viajar a Estados Unidos y no sabe vestirse de
acuerdo al clima, ya que allá las temperaturas aparecen en grados
Fahrenheit y el tiene las temperaturas en grado Celsius.
Si el clima dice que hay 68°F, ¿a qué temperatura corresponde en
°C?
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c) Estás haciendo un experimento en química y necesitas saber la
temperatura de una solución líquida que tienes sobre tu mesa. El
termómetro mide en °C, pero para ser más específica necesitas tus
resultados en Kelvin.
Si el termómetro marca 25°C, ¿a cuántos K corresponde?
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¡Resumen!
La energía es la capacidad que se tiene de realizar un trabajo,
y dentro de el espectro de la energía ésta tiene muchas formas de
manifestarse.
El calor es una forma de energía, el cuál se transmite de un
cuerpo a otro de 3 formas distintas.
· La conducción es la forma de transferencia cuando dos cuerpos
están en contacto y el de mayor temperatura transfiere la energía
en forma de calor hacia el otro para alcanzar el equilibrio
térmico.
· La radiación es la transferencia a partir de ondas
electromagnéticas, como las estufas y el sol que emite radiación en
la tierra y de esa forma no nos congelamos y podemos habitarla.
· Finalmente, la convección es el movimiento de partículas que
genera transferencia de calor hacia un cuerpo, cómo cuando
cocinamos y tenemos que hervir agua.
Por otro lado, para poder conocer la sensación térmica de este
intercambio de energía existen diferentes formas de medirla. La más
común es con un termómetro, el cual puede indicar los grados
Celsius (°C), Fahrenheit (°F) o Kelvin (K), dependiendo del lugar
en el que estemos, y para qué la queremos medir.
Recordemos que °C y °F son relativas, ya que dependen de los
puntos de cambios en la materia de algún material en específico.
Mientras que los K es una medida absoluta ya que establece el 0 en
su punto original.
