{"id":30580,"date":"2021-04-07T13:00:15","date_gmt":"2021-04-07T13:00:15","guid":{"rendered":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=30580"},"modified":"2024-12-30T19:40:18","modified_gmt":"2024-12-30T19:40:18","slug":"la-idea-intuitiva-de-calor-y-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/es\/la-idea-intuitiva-de-calor-y-temperatura\/","title":{"rendered":"La idea intuitiva de Calor y Temperatura"},"content":{"rendered":"<style>\n\tp, ul, ol {\n\t\ttext-align: justify;\n\t}\n\th1, h2 {\n\ttext-align:center;\n\t}\n<\/style>\n<h1>La idea intuitiva de Calor y Temperatura<\/h1>\n<p style=\"text-align:center\"><em> El calor del caf\u00e9, el fr\u00edo de un cubo de hielo y el funcionamiento de un refrigerador comparten un concepto clave: el calor y su relaci\u00f3n con la temperatura. En esta clase exploremos c\u00f3mo la termodin\u00e1mica conecta lo intuitivo con lo cient\u00edfico, mediante experimentos pr\u00e1cticos y aplicaciones cotidianas que te ayudar\u00e1n a comprender el flujo de energ\u00eda t\u00e9rmica, los patrones naturales del calor y c\u00f3mo se puede invertir en sistemas como refrigeradores. Con ejemplos claros y c\u00e1lculos pr\u00e1cticos, este contenido transformar\u00e1 tu percepci\u00f3n sobre el calor y su impacto en nuestra vida diaria.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>Objetivos de Aprendizaje:<\/strong><br \/>\nAl finalizar esta clase el estudiante ser\u00e1 capaz de\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Entender<\/strong> la noci\u00f3n termodin\u00e1mica del calor como \u00abenerg\u00eda t\u00e9rmica en tr\u00e1nsito\u00bb.<\/li>\n<li><strong>Identificar<\/strong> la direcci\u00f3n natural del flujo de calor de un cuerpo caliente a uno fr\u00edo.<\/li>\n<li><strong>Analizar<\/strong> c\u00f3mo el flujo de calor puede invertirse bajo ciertas circunstancias, como en un refrigerador.<\/li>\n<li><strong>Experimentar<\/strong> fen\u00f3menos intuitivos relacionados con el calor y la temperatura, como el experimento de los tres baldes de agua.<\/li>\n<li><strong>Distinguir<\/strong> la diferencia en la percepci\u00f3n t\u00e9rmica entre materiales con distintas conductividades, como metal y madera.<\/li>\n<li><strong>Aplicar<\/strong> conceptos de termodin\u00e1mica para calcular energ\u00eda transformada en calor en situaciones pr\u00e1cticas.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong><u>\u00cdNDICE DE CONTENIDOS<\/u>:<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\"><strong>Experimentos que nos ayudan a entender la idea de calor<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">El Experimento de los Tres Baldes de Agua<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">Contacto con Madera y metal<\/a><br \/>\n<a href=\"#3\"><strong>Noci\u00f3n Termodin\u00e1mica del Calor<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#4\">En termodin\u00e1mica, existe una \u00abdirecci\u00f3n natural\u00bb para el flujo del calor<\/a><br \/>\n<a href=\"#5\">En termodin\u00e1mica, el calor es una magnitud en transito<\/a>\n<\/p>\n<p><center><br \/>\n<iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/5eH0BxL9Phc\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p>Para entender la noci\u00f3n <a href=\"http:\/\/toposuranos.com\/material\/category\/ciencias\/fisica\/termodinamica\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">termodin\u00e1mica<\/a> de calor, resulta conveniente pasar primero por lo intuitivo para luego ir a algo m\u00e1s formal. Resulta que cuando tomamos un jarro de caf\u00e9 o nos lavamos la cara por la ma\u00f1ana, experimentamos una sensaci\u00f3n que asociamos con el frio o el calor. Pero \u00bfQu\u00e9 significa esta sensaci\u00f3n t\u00e9rmica? Resulta que esta no se trata s\u00f3lo a una medida de temperatura, sino mas bien de una composici\u00f3n de distintos datos simultaneamente.<\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Experimentos que nos ayudan a entender la idea de calor<\/h2>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h3>El Experimento de los Tres Baldes de Agua<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=126s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Tome tres baldes, uno con agua fr\u00eda y otro con agua caliente<\/strong><\/a> y el tercero con partes iguales de los dos anteriores. Este \u00faltimo balde tendr\u00e1 en consecuencia agua en una temperatura intermedia respecto a los dos primeros, estar\u00e1 tibio. Ponga una mano en el balde con agua caliente y la otra en el de agua fr\u00eda, espere unos segundos y luego coloque ambas manos en el balde de agua tibia. La mano que estaba en el agua caliente la sentir\u00e1 fria, y la mano que estaba en el agua fria la sentir\u00e1 caliente.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"sensaci\u00f3n t\u00e9rmica, experimento de los tres baldes\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"sensaci\u00f3n t\u00e9rmica, experimento de los tres baldes\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><\/noscript><\/p>\n<p>\u00bfA qu\u00e9 se debe esto? La sensaci\u00f3n t\u00e9rmica de nuestra piel no solo habla de una medida de temperatura, tambi\u00e9n trata de diferencias de temperaturas (relativa a la nuestra). Sentiremos caliente todo aquello que est\u00e1 a una temperatura mayor, y frio todo lo que est\u00e1 a temperatura inferior a la nuestra.<\/p>\n<p><a name=\"3\"><\/a><\/p>\n<h3>Contacto con Madera y metal<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=263s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>El experimento anterior puede repetirse con una variante: <\/strong><\/a>en el balde de agua caliente introduzca una cuchara de metal y otra de madera por unos minutos, luego s\u00e1quelos y t\u00f3quelos. Notar\u00e1 que la cuchara de metal se siente bastante m\u00e1s caliente que la de madera. \u00bfA qu\u00e9 se debe esto? Ocurre que ambos est\u00e1n a la misma temperatura, pero el metal es mucho mejor conductor del calor que la madera y por eso se siente \u00abmas caliente\u00bb.<\/p>\n<p><a name=\"4\"><\/a><\/p>\n<h2>Noci\u00f3n Termodin\u00e1mica del Calor<\/h2>\n<p>En f\u00edsica, cuando hablamos de calor en realidad hablamos de <strong>\u00abenerg\u00eda t\u00e9rmica en tr\u00e1nsito\u00bb.<\/strong> Claro, para que esto sea aceptable como definici\u00f3n debemos aclarar qu\u00e9 es \u00abenerg\u00eda t\u00e9rmica\u00bb en primer lugar, pero eso lo dejaremos para m\u00e1s adelante. Por ahora entenderemos intuitivamente la energ\u00eda t\u00e9rmica como aquella forma de energ\u00eda que es proporcional a la temperatura. \u00bfY qu\u00e9 es temperatura? Eso tambi\u00e9n lo dejaremos para m\u00e1s adelante. Por ahora nos centraremos en el hecho de que el calor se trata de un cierto flujo de energ\u00eda que satisfacen algunas cualidades:<\/p>\n<p><a name=\"5\"><\/a><\/p>\n<h3>En termodin\u00e1mica, existe una \u00abdirecci\u00f3n natural\u00bb para el flujo del calor<\/h3>\n<p>Los experimentos sugieren que el calor se transfiere espontaneamente dede un cuerpo calinente a otro m\u00e1s frio cuando entran en contacto, y nunca en la direcci\u00f3n opuesta. <img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"flujo natural de calor\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e1mica, el flujo natural del calor\" width=\"415\" height=\"175\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"flujo natural de calor\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e1mica, el flujo natural del calor\" width=\"415\" height=\"175\" \/><\/noscript>Sin embargo, bajo ciertas circunstancias puede ocurrir en el sentido inverso, como lo que ocurre en los refrigeradores; por supuesto, esto se logra pagando un costo: necesitas abastecer de energ\u00eda al refrigerador para que logre este efecto. Este ejemplo muetra que es posible invertir \u00abflujo natural del calor\u00bb, pero s\u00f3lo si se paga el precio con energ\u00eda.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"flujo de calor inverso, gasto de energ\u00eda\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e1mica, gasto energ\u00e9tico para redirigir el flujo natural del calor\" width=\"448\" height=\"335\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"flujo de calor inverso, gasto de energ\u00eda\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e1mica, gasto energ\u00e9tico para redirigir el flujo natural del calor\" width=\"448\" height=\"335\" \/><\/noscript><\/p>\n<p><a name=\"6\"><\/a><\/p>\n<h3>En termodin\u00e1mica, el calor es una magnitud en transito<\/h3>\n<p>La expresi\u00f3n \u00aben tr\u00e1nsito\u00bb que aparece cuando intentamos definir el calor es importante. A pesar de que podemos \u00abagregar\u00bb calor a un determinado objeto, no podemos decir que cierto objeto \u00abtiene calor\u00bb, como si habl\u00e1semos de un jarro tiene cierta cantidad de agua o de una bater\u00eda que almacena cierta cantidad de energ\u00eda el\u00e9ctrica. No existe un \u00abmedidor\u00bb que permita indicar \u00abcu\u00e1nto calor tiene cierto objeto\u00bb porque el calor s\u00f3lo tiene sentido cuando se encuentra \u00aben transito\u00bb. Algo similar ocurre con el trabajo. Podemos realizar trabajo sobre un cierto objeto, cambiando en consecuencia su estado de alguna manera, pero no podemos decir que hemos almacenado trabajo en el sistema. En su lugar decimos que, mientras se realizaba cierto trabajo, el estado de del sistema cambi\u00f3, y de forma an\u00e1loga ocurre con el calor.<\/p>\n<h4>Ejemplo<\/h4>\n<p>Se ha encendido un hervidor el\u00e9ctrico de 1[kW] durante 5 minutos. \u00bfQu\u00e9 cantidad de energ\u00eda se ha transformado en calor?<\/p>\n<p>La energ\u00eda transformada en calor ser\u00e1:<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">E=1[kW] \\cdot 5[min]= 1000 \\left[\\dfrac{J}{s}\\right] \\cdot 5 \\left[60 [s] \\right] = 30.000[J] <\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La idea intuitiva de Calor y Temperatura El calor del caf\u00e9, el fr\u00edo de un cubo de hielo y el funcionamiento de un refrigerador comparten un concepto clave: el calor y su relaci\u00f3n con la temperatura. 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