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El
Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos
y moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las
moléculas estén en constante movimiento - rotando alrededor de si mismas,
vibrando o chocándose unas con otras. El movimiento de los átomos y moléculas
crea una forma de energía llamada calor o energía térmica, que está presente
en todo tipo de materia. Incluso en los vacíos más frío de espacio hay
materia que posee calor, muy pequeño pero medible.
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La energía puede
presentarse de muy diferentes formas y pude cambiar de una a otra. Muchos tipos
de energía pueden convertirse en calor. La energía electromagnética (luz), la
electrostática (o eléctrica), la mecánica, la química, la nuclear, el sonido y la
térmica, pueden calentar una sustancia haciendo que se incremente la velocidad
de sus moléculas. Si ponemos energía en un sistema éste se calienta, si
quitamos energía se enfría. Por ejemplo, si estamos fríos podríamos ponernos a
saltar para entrar en calor.
Estos son algunos algunos
ejemplos de los diferentes tipos de energía que pueden convertirse en energía
térmica (calor).
(1) La energía mecánica
se convierte en energía térmica siempre que botamos una pelota. Cada vez que la
pelota rebota en el suelo parte de la energía de su movimiento (energía
cinética) se convierte en calor, haciendo que la pelota cada vez rebote menos.
Para ver una demostración de cómo pasa esto pulse aquí (Inglés).
(2) La energía térmica
puede ser transferida de unos objetos a otros haciendo que se calienten. Cuando
calentamos agua en una cazuela, el calor de la estufa hace que las moléculas de
la cazuela empiecen a vibrar más deprisa, haciendo que la cazuela se caliente.
El calor de la cazuela hace a su vez que las moléculas de agua se muevan más
deprisa calentándose. Por lo tanto cuando calentamos algo no estamos más que
incrementando la velocidad de sus moléculas.
(3) La energía eléctrica
se convierte en energía térmica cuando usamos estufas eléctricas, tostadores o
bombillas.
(4) Nuestros cuerpos
convierten a energía química de los alimentos que comemos en calor.
(5) La luz del Sol se
convierte en calor y hace que la superficie de la Tierra esté caliente.
Existen muchos otros
ejemplos. Puedes pensar en algún otro?
Cuanta más energía se
mete en un sistema, más activas se ponen sus moléculas. Cuanto más rápidas se
mueven las moléculas, más energía térmica o calor producen. La cantidad de
calor en una sustancia está determinada por qué tan rápido se mueven sus
moléculas, que a su vez depende de cuánta energía tiene el sistema.
ACTIVIDAD:
Haga que los estudiantes se comporten como moléculas.
Primero hágales estarse quietos y cerca unos de otros. Entonces haga que los estudiantes empiecen a moverse por la habitación a medida que entra más energía en el
sistema. Haga entonces que los estudiantes se paren y noten donde se
encuentran. Deberán estar más lejos unos de otros y sentirse más calientes que
cuando empezaron.
A pesar de que las
moléculas son demasiado pequeñas para ser vistas, podemos detectar y medir su
movimiento.
EXPERIMENTO:
Para hacer este experimento necesitamos dos
recipientes transparentes de agua y colorante alimenticio. Llene un recipiente
de agua caliente y otro de agua fría (con la misma cantidad de agua). Cuando el
agua esté quieta ponga una gota de colorante alimenticio en el centro del
recipiente. A medida que las moléculas de agua chocan con las moléculas del
colorante, el colorante se expandirá. Como las moléculas del agua caliente se
mueven más deprisa, chocarán con las moléculas de colorante con más fuerza y
más frecuentemente, haciendo que el colorante se esparza más rápidamente en el
agua caliente que en el agua fría.
Resumen: El calor es la energía que tiene un objeto debida al
movimiento de sus átomos y moléculas que están constantemente vibrando, moviéndose y chocando unas con otras. Cuando añadimos energía a un objeto, sus
átomos y moléculas se mueven más deprisa, incrementando su energía de
movimiento o calor. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque
sus átomos se están moviendo.
PRUEBA
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