El Calor y los Materiales para Niños

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Ensayos
El Calor y Los Materiales: Diferencia entre Calor y Temperatura

En este artículo, vamos a explicar qué es el calor, la diferencia con la temperatura, el efecto del calor sobre los materiales y mucho más. El Calor y los Materiales para niños: Cuando hablamos de materiales, nos referimos a materia. Todos los objetos que nos rodean están formados por materia. El calor provoca cambios en los materiales que se mide por medio de la temperatura.

El Calor y Los Materiales: Resumen para Niños

El Calor y Los Materiales: Diferencia entre Calor y Temperatura
El Calor y Los Materiales: Diferencia entre Calor y Temperatura

Ahora bien, ¿Qué es la materia? La materia es la sustancia de la que están hechas las cosas. Se define como: Todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, es decir, tiene volumen. Las propiedades generales de la materia son las que permiten diferenciar unas sustancias de otras. Estas son:  Masa, volumen y la temperatura.

Calor y Temperatura para Niños: Diferencia

Cuando describimos a los objetos que nos rodean hablamos de: frío, tibio, caliente, fresco, templado, entre otros. Si bien utilizamos las palabras calor y temperatura como si fuesen sinónimos, no significan lo mismo. La temperatura se puede medir.

¿Cuál es la Diferencia entre Calor y Temperatura?

Temperatura y calor no son lo mismo, pero están muy relacionados. El Calor en una energía térmica y la temperatura es el modo de medir el calor. Vamos a explicar más en detalle estos conceptos con ejemplos. Nuestro cuerpo puede sentir calor o frío mediante el sentido del tacto. Las terminales nerviosas nos informan cuando un objeto está caliente. Así nos podemos retirar (y evitar que nos quememos). No nos podemos guiar solo por la temperatura de nuestro sentido del tacto. Para ello existen los termómetros.

¿Cuál es la diferencia entre Energía Térmica y Calor?

El calor es una forma de energía, llamada energía térmica, que se transmite de un cuerpo a otro. Cuanta más energía térmica tenga un objeto, más caliente estará. El calor es energía térmica, que se transmite de un objeto a otro. Cuando un cuerpo absorbe calor, se incrementa su temperatura. En cambio, cuando un a cuerpo libera calor su temperatura disminuye, y se enfría.

Calor y Temperatura: Conceptos para Niños

La temperatura, se utiliza para medir la cantidad de energía térmica que tienen los objetos. Mediante la temperatura determinamos qué tan caliente está un objeto. Cuanto más caliente está un material, mayor es su temperatura. La temperatura aumenta cuando un objeto gana calor y disminuye cuando pierde calor.

¿Cuáles son las Escalas de Temperatura?

Escalas Termométricas Celsius, Fahreheit, Kelvin

Para establecer a temperatura de un objeto se le debe asignar un número. Para esto los científicos diseñaron escalas graduadas de temperatura. Existen varias escalas de temperatura.

¿Cuáles son las escalas para medir temperatura?
¿Cuáles son las escalas para medir temperatura?

Escala Centígrada o Grados Celsius

La escala centígrada es la más utilizada. Indica que, a nivel del mar, entre el agua fría (casi a punto de congelarse) y el agua a punto de ebullición (de hervir) hay 100 grados de diferencia. Para el agua a punto de congelar se usa 0°C y para el agua en ebullición 100 °C. A cada grado se lo llama grado centígrado. El sueco Anders Celsius, se basó en estos valores. Por eso se llaman grados centígrados o Celsius, y se simbolizan con una C. Las temperaturas menores a 0°C, se indican con signo (-) negativo. Por ejemplo (-) 18 °C, indica 18 grados bajo cero (como las temperaturas del freezer).

Escala de Fahrenheit

Hay países, como los Estados Unidos (EEUU) en los cuales se usa otra escala, distinta de la escala centígrada, la escala de Fahrenheit. En esta escala el 0°C equivale a 32°F y 100°C, corresponden a 212°F (grados Fahrenheit).

Escala Kelvin

Es utilizada en actividad científica. El 0° corresponde a la ausencia de calor, se denomina 0 cero absoluto, que es la temperatura más baja que puede tener la materia.

Instrumentos para medir la temperatura

Para medir la temperatura debemos utilizar termómetros.

Medición de la temperatura: Funcionamiento de los termómetros
Medición de la temperatura: Funcionamiento de los termómetros

¿Qué son los termómetros?

Los termómetros son instrumentos de diversos tipos que se usan para medir temperaturas. Aprovechan el cambio de volumen de un líquido, cuando éste se enfría o se calienta. Los termómetros de columna líquida tienen un bulbo o ampolla llena de líquido como el mercurio conectado a un delgado tubo denominado capilar.

Funcionamiento del Termómetro Explicación para Niños

Cuando el bulbo del termómetro toma contacto con un cuerpo que está a mayor temperatura que él, absorbe calor. La temperatura aumenta, y el líquido que está en el interior del termómetro se dilata y sube por el capilar. De acuerdo a la altura que suba, será la temperatura que indique en la escala. La escala de un termómetro clínico, suele estar entre 35 y 42°C. La temperatura del cuerpo humano es aproximadamente de 36,5°C. Si lo sometes a temperaturas mayores puede romperse. Los termómetros de cocina o de laboratorio pueden medir temperaturas superiores a los 100°C y debajo de los 0°C. En un punto se estrechan, para impedir que el líquido regrese por la columna. Para hacerla descender hay que sacudirlos.

El mercurio es un líquido plateado muy toxico. Si el termómetro se rompe y se cae el mercurio contamina el ambiente. Desde 2009 en centros de salud se dejaron de utilizar los termómetros de mercurio. Se reemplazaron por otros con un líquido rojo inofensivo.

Tipos de Termómetros

Hay diversos tipos de termómetros para diferentes aplicaciones: clínicos, ambientales y de laboratorio, otros.

  • Los termómetros clínicos de columna líquida, son los que se usan en nuestras casas o en hospitales y centros de salud, para medir la temperatura del cuerpo humano. La temperatura del cuerpo es alrededor de los 36,8°C, puede variar cuando hay fiebre. Por esto los termómetros clínicos usan la escala Celsius, de 35 a 42°C. y el termómetro digital, contiene un visor donde se lee la temperatura marcada. Hay termómetros clínicos que se adhieren a la frente. Tienen un cristal líquido, similar al de las pantallas de las computadoras que se aclara u oscurece con la temperatura.
Diferencia entre el calor y la temperatura: Funcionamiento del termómetro
Diferencia entre el calor y la temperatura: Funcionamiento del termómetro
  • Los termómetros de laboratorio, se usan en laboratorios para medir la temperatura de materiales líquidos, sólidos y gaseosos.

Diferencias entre el termómetro clínico y termómetro de laboratorio

Los termómetros de laboratorio, permiten medir temperaturas más altas y más bajas que los termómetros clínicos. Solo registran la temperatura de un material solo al contacto con el mismo. Otra diferencia que tiene este termómetro con el clínico, es que no posee el estrechamiento característico del termómetro clínico. Cuando se retira, vuelve a marcar la temperatura ambiente. No hay que sacudirlo para que el líquido baje.

  • Los termómetros ambientales se usan para registrar la temperatura del lugar, que debe estar constante.
  • Los pirómetros son termómetros de radiación. Captan y determinan el calor de los objetos a distancia. Se usan para protegerse del calor y altas temperaturas. Piro del griego significa fuego (pirotecnia).
  • Los termómetros electrónicos son más modernos, en los cuales el cambio de temperatura produce un cambio en la resistencia que presenta un material al paso de la corriente eléctrica.

Cuáles son los Efectos del Calor sobre los Materiales

El calor provoca cambios en los materiales. Aunque, no todos los objetos varían su temperatura con igual facilidad. En algunos materiales, la temperatura varía rápidamente cuando ganan o pierden calor, mientras que, en otros, la temperatura varía más lentamente. La rapidez de la variación de la temperatura, depende del tipo material y de la cantidad de ese material con que estén hechos los objetos. Cuanto mayor es la cantidad más tarda el objeto en calentarse. Por ejemplo, en la playa, el agua tarda más en enfriarse que la arena.

Los Materiales y el Calor

¿Qué pasa cuando los materiales se exponen al calor? Cuando las condiciones normales del ambiente cambian, sube o baja la temperatura, el estado del material puede cambiar. Es el ejemplo del agua que cuando se la calienta pasa del estado líquido al gaseoso (vapor), o de sólido (hielo) a líquido. Estos cambios de estado, como pueden “volver atrás” de los llama transformaciones reversibles.

El calor puede generar cambios en los materiales que no son reversibles, que no hay vuelta atrás. En el caso de la combustión de madera, papel, el material se quema y no se recupera. Decimos que son cambios o transformaciones irreversibles.

Dilatación de los Materiales: Calor y cambios de Tamaño

Algunos materiales, como el aire, cuando se calienta, aumentan su volumen. El aumento o la disminución de la temperatura de un objeto, puede provocar cambios en sus propiedades. Cuando el volumen de los materiales aumenta con el incremento de temperatura, a este fenómeno se lo denomina dilatación térmica. Cuando sucede lo contrario, que se encogen se llama contracción térmica. Esto sucede porque el espacio que ocupan los materiales (sólido, líquido, gaseoso) depende de la temperatura que poseen. Lo común es que a mayor temperatura el volumen que ocupan sea mayor. Hay casos como por ejemplo el agua, en que no se contrae cuando disminuye su temperatura, sino que aumenta. En el congelador el agua a 0°C dilata su volumen (y a veces, si dejamos una botellita plástica en el freezer se rompe).

¿Qué son los Estados de la Materia para Niños?

Existen tres estados principales en los que puede encontrarse la materia. Sólido, líquido y gaseoso. Cada uno depende de la cercanía de sus partículas y la capacidad de movimiento que ellas tengan.

Características de los Estados de la Materia Sólido, Líquido y Gaseoso
Características de los Estados de la Materia Sólido, Líquido y Gaseoso

Estado Sólido: Características

Los cuerpos sólidos tienen forma propia y ocupan un volumen determinado. En los sólidos las partículas están muy cerca y ordenadas, casi no tienen lugar para moverse, solo vibran. Los sólidos no se pueden comprimir, si se los presiona no cambian su forma. Ejemplo de sólidos: agua en forma de hielo, cuando cae como en el granizo.

Estado Líquido

Los líquidos no tienen forma propia, sino que adquieren la forma del recipiente que los contiene. Tienen volumen propio porque ocupan un espacio limitado. Las partículas de los líquidos están desordenadas y pueden desplazarse unas sobre otras. Los líquidos se pueden comprimir más que un sólido, cuando ejercemos presión. Ejemplo de líquidos: agua (en su forma líquida), el aceite, la miel son líquidos viscosos, porque no fluyen lentamente y se deslizan con mayor dificultad.

Estado Gaseoso

Los gases se caracterizan porque no tienen volumen, ni forma propios. No solo adquieren la forma del recipiente que los contiene, sino que ocupan todo el espacio posible. En los gases las partículas que los conforman están muy distanciadas entre sí, en forma desorganizada. Se mueven a gran velocidad en todas direcciones. Los gases se comprimen con mucha más facilidad que los líquidos. Ejemplos de gases: el vapor de agua, el aire.

Dato curioso: Plasma El Cuarto Estado de la Materia

Plasma cuarto Estado de la Materia
Plasma cuarto Estado de la Materia

Demás de los tres estados principales conocidos, sólido, líquido y gaseoso, existe un cuarto estado denominado plasma. Es el estado habitual en que se encuentra la materia en el universo, el sol, las estrellas y el material que hay entre ellos está en estado de plasma calentado por fusión nuclear. Un material pasa al estado de plasma cuando del estado gaseoso se lo calienta a altas temperaturas superiores a 10.000 °C y se somete a presión.

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¿Que es el Plasma?

El plasma es el cuarto estado de la materia. Es un gas al cual se le ha dado energía. Llega un punto en el que algunos electrones se liberan de los átomos que forman el gas, pero siguen conviviendo, tanto los electrones liberados como los átomos, convertidos en iones.

Cuando un material o cualquier tipo de materia se encuentra en este estado se dice que está en estado de Plasma. El plasma consiste en una colección de electrones e iones que se mueven libremente dentro de la materia. Es un gas ionizado, en el cual sus átomo se convierten en iones positivos por ser liberados algunos de sus electrones.

Qué son los Estados de la Materia resumen para Niños
Qué son los Estados de la Materia resumen para Niños

El Calor produce cambios en los Materiales

La materia está formada por partículas. La temperatura se relaciona con la velocidad a la que se mueven las partículas que constituyen el material. Cuando un objeto recibe calor, las partículas empiezan a moverse más rápido y hace que aumente su temperatura. Por el contrario, si el material libera calor, el movimiento de las partículas es más lento, y la temperatura es menor.

Para los más avanzados…

Estamos rodeados de materia. Todo a nuestro alrededor, incluso nosotros mismos, es materia. Aunque toda la materia es diferente, hay una serie de características que nos permiten clasificarla según su estado de agregación. Es decir, cómo se mantienen sus moléculas unidas entre sí. Hay varios criterios generales para clasificar y describirla:

Características de los Estados de la Materia Sólido, Líquido y Gaseoso

  • Volumen: El volumen es lugar que ocupa un cuerpo en el espacio, puede ser constante, expandirse o contraerse.
  • Forma: La forma se toma en consideración en cuanto a que la materia de que se trata pueda adquirir la forma del recipiente que la contiene, llenándolo todo, o bien, conservar su forma propia
  • Compresibilidad: Es la capacidad que tiene un cuerpo de ser comprimido, para ocupar menor volumen.
  • Cohesión molecular: Se refiere a la fuerza con que las moléculas que forman la materia se unen entre sí. Estas uniones pueden ser fuertes o débiles.

Qué es el Equilibrio Térmico para Niños

Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a diferentes temperaturas, el más caliente se enfría y el más frío se calienta. Se produce transferencia de calor. Sin embargo, esta transferencia de calor tiene un límite.

Qué es el Equilibrio Térmico: Definición para Niños

A medida que pasa el tiempo las temperaturas de ambos objetos tienden a igualarse en un valor intermedio. Cuando ambos alcanzan la misma temperatura decimos que llegaron al equilibrio térmico. La transferencia de Calor es siempre del objeto más caliente al de menor temperatura. Algunos materiales conducen el calor mejor que otras. Los sólidos son mejores conductores que los líquidos y los líquidos mejores que los gases.

Mecanismos de Transmisión de Calor para Niños

El calor es una energía que se transmite de unos cuerpos a otros. No lo hace siempre de la misma manera. Existen tres tipos de mecanismos diferentes:

El Calor y los Materiales: Mecanismos de Transmisión de Calor
El Calor y los Materiales: Mecanismos de Transmisión de Calor

Conducción

La transferencia de calor a través de los materiales, desde el objeto más caliente hacia el más frío, se llama conducción. En la conducción el transporte de calor es entre dos objetos que están en contacto o entre diferentes partes del mismo objeto. Por ejemplo, cuando colocamos una cuchara en una taza de líquido caliente, la parte que está sumergida, le transfiere el calor a la parte que está afuera. La conducción de calor sigue hasta que ambos objetos alcanzan la misma temperatura. Se dice que alcanzaron el equilibrio térmico.

Buenos Conductores y Aislantes Térmicos

Las partículas de un cuerpo que están expuestas a la fuente de calor intensifican su movimiento y lo transmiten a las partículas “vecinas”. El movimiento se va transmitiendo de partícula en partícula, hasta afectar a todas. Algunos materiales, favorecen más que otros la transferencia de calor, decimos que son “buenos conductores”. Este es el caso de los metales, porque este fenómeno se produce a mayor velocidad que en otros. Mientras que otros materiales son “malos conductores térmicos”. Por ejemplo, el plástico, la madera o el aire, tienen poca capacidad de conducción. Se los llama aislantes térmicos. Por ejemplo, una sartén tiene el mango de plástico o madera para que no queme al agarrarla. (Nota: Actualmente en utensilios de cocina no se usa la madera, por otro tema. La madera aloja contaminación microbiana).

El Calor y los Materiales para niños: Mecanismos de transmisión del calor
El Calor y los Materiales para niños: Mecanismos de transmisión del calor

Convección

La convección, es la forma de transferencia de calor que se presenta en los materiales líquidos y gases. Cuando el aire se calienta, se dilata y sube. Por ejemplo, cuando calentamos agua en una cacerola, el líquido del fondo sube y el agua de la superficie que está más fría desciende, se calienta y vuelve a subir. Al igual que el resto de los materiales, al calentarse los fluidos se dilatan. Esto provoca que las masas de aire o agua caliente asciendan, y las que están a menor temperatura, desciendan. Estas últimas, al ponerse en contacto con la fuente de calor, se dilatan y vuelven a ascender. Así, se produce una circulación de aire o agua, que se llama corriente de convección.

Radiación

Es una transferencia de calor entre materiales que no están en contacto. Por ejemplo, el calor de los rayos solares, atraviesan la atmósfera y llegan a la superficie del Planeta Tierra. Si acercamos la mano a una lámpara (sin tocarla) sentimos el calor que desprende, por radiación.

Los Cambios de Estado de la Materia para Niños

Algunas sustancias pueden pasar de un estado a otro si ganan o pierden calor.

  • Fusión: Paso del estado sólido a líquido.
  • Solidificación:Paso del estado líquido a sólido.
  • Vaporización: Paso del estado líquido a gaseoso.
  • Condensación: Paso del estado gaseoso a líquido.
  • Sublimación: Paso del estado sólido a gaseoso.
  • Sublimación inversa: Paso del estado gaseoso a sólido.
El Calor y los Materiales: Cambios de Estado de los Materiales
El Calor y los Materiales: Cambios de Estado de los Materiales

Cambios de Estado de la Materia: Ejemplos de cada uno

Si agua líquida enfriamos por debajo de 0°C, se transforma en hielo que es sólido, a esto se llama solidificación. Otro ejemplo: Hacer caramelo. Cuando se coloca azúcar en una budinera y se derrite hasta obtener una sustancia líquida color marrón. Una vez vertida en un molde, se deja enfriar y endurecer, para obtener así un caramelo. Para que un líquido se convierta en sólido debe ceder calor.

¿Qué es el Punto de Fusión?

Cuando un sólido se calienta lo suficiente puede pasar a estado líquido por fusión. Cuando se calienta el hielo, se funde y se convierte en agua nuevamente. El punto de fusión es la temperatura a la que se produce la transición del estado sólido al líquido, a presión atmosférica normal.  La materia pasa de estado sólido al estado líquido, se funde.​ Cuando se cocina un asado a la parrilla, la grasa de la carne se pierde por fusión y goteo. Otros ejemplos: Derretir vela, derretir queso.

Cuando el agua se calienta hasta la ebullición, pasa al estado gaseoso y se evapora por vaporización. Otro ejemplo, los charcos que se forman tras la lluvia, que se evaporan una vez que sale el sol, la transpiración sobre la piel cuando hacemos ejercicio, desaparece debido a la progresiva evaporación, un vaso de alcohol colocado a temperatura ambiente se evapora.

¿Qué es Condensación?

Si el vapor se enfría puede convertirse en agua líquida nuevamente. El paso de gas a líquido se denomina condensación. Por ejemplo, las latas de gaseosa cuando están muy frías y se las deja a temperatura ambiente, se les forman pequeñas “gotitas” de agua en la superficie. El rocío matutino que se produce por la disminución de la temperatura ambiental durante la madrugada permite la condensación del vapor de agua en la atmósfera sobre las superficies expuestas.

Cambios de Estado de la Materia: Ejemplos de cada uno
Cambios de Estado de la Materia: Ejemplos de cada uno

El cambio de sólido a gas se llama sublimación. Es el ejemplo de hielo seco. El dióxido de carbono puede ser licuado primero y luego congelado, para hacer hielo seco. Y éste, a temperatura ambiente, recupera su forma gaseosa original. El paso es de sólido a gas se denomina sublimación inversa. La naftalina es usada como conservante de la ropa para repeler las polillas. Sus típicas “pelotitas” blancas desaparecen por sí solas, a medida que pasan del estado sólido al gaseoso.

VIDEO DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA PARA NIÑOS

 

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