Los materiales y el calor
Actividades para conocer sobre los termómetros, la temperatura y el calor.
Creado: 10 octubre, 2023 | Actualizado: 15 de diciembre, 2023
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Las orientaciones docentes que acompañan a estas actividades, están disponibles en “Los materiales y su interacción con el calor. Orientaciones docentes”.
ACTIVIDAD 1
Leé la siguiente situación e intercambiá con tus compañeras y compañeros.
Eran los primeros días de vacaciones de verano. Camila y Celeste tenían su primer día en la colonia, había por delante una tarde entera en la pileta. Camila, entusiasmada, se preparó rápidamente y se metió al agua enseguida, después de un rato se dio cuenta de que Celeste no se había metido aún ¡Dale Celes, metete! ¡El agua está calentita! Celeste se acercó al borde y metió su pie. “¡Está muy fría el agua!”.
Para pensar con tus compañeras y compañeros de grupo:
¿Por qué piensan que Camila y Celeste tienen opiniones distintas si el agua de la pileta es la misma? ¿Hay alguna manera de conocer cuál es la temperatura del agua?
Anoten sus ideas para luego compartirlas con los otros grupos.
ACTIVIDAD 2
Observá un termómetro clínico (con el que te toman la fiebre). Luego buscá un termómetro ambiental (que permite saber los grados de temperatura en ese momento del día). Si conseguís un termómetro de laboratorio podés sumergirlo en el agua u otra sustancias y saber con mucha exactitud la temperatura.
Respondé las siguientes preguntas después de observar los termómetros:
- ¿Cuál es el valor mínimo y el valor máximo de temperatura que se puede medir con un termómetro clínico?
- ¿Cuáles son esos valores en el termómetro de laboratorio? ¿Y en el termómetro ambiental?
- ¿Por qué será que se eligen estos valores para fabricar estos termómetros?
- ¿Cuántas rayitas hay entre los 36°C y 37°C en el termómetro de laboratorio y cuántas en el termómetro clínico?
Elegí uno de los termómetros y describí cómo es:
| TERMÓMETRO: | |
| MATERIAL | |
| ESCALA NUMÉRICA | |
| SE USA PARA… | |
| OTRAS CARACTERÍSTICAS | |
Leé el siguiente texto para conocer más sobre los termómetros.
Los termómetros, sus partes y sus usos
En la vida cotidiana solemos escuchar en la radio o ver en las noticias cuál será la temperatura mínima y máxima durante el día, leer en una receta la temperatura a la que debe estar el horno antes de comenzar a cocinar unas galletitas o ver que el papá de tu compañero lo pasa a buscar antes por la escuela porque “tiene temperatura” y se siente mal. En todas estas situaciones se usó un termómetro que permitió medir un valor de temperatura. Los termómetros son instrumentos que se usan para conocer la temperatura de un objeto o material.
Existen distintos tipos de termómetros, cada uno de ellos se usa de maneras distintas y en diferentes situaciones.
¿Y cómo son los termómetros? Si bien pueden tener distintas formas, tamaños y ser fabricados con distintos materiales según el uso, tienen partes similares.
La mayoría de los termómetros de uso diario tienen en su interior un tubo muy fino, llamado capilar, que contiene una sustancia termométrica. La sustancia termométrica –por ejemplo, el mercurio- es una sustancia sensible al calor.
La sustancia termométrica se conecta con el bulbo, la parte del termómetro que tiene que estar en contacto con el material para medir la temperatura. Por ejemplo, si creés que tenés fiebre, colocás el termómetro clínico debajo de tu brazo; el bulbo queda en contacto con tu piel. La sustancia termométrica es un líquido que sube o baja por el tubo capilar según si se calienta el material o si pierde calor. Además, todos los termómetros tienen una escala en la cual se lee la temperatura; esta escala tiene una unidad de medida, el grado centígrado, y se expresa con el símbolo °C.
No todos los termómetros que usamos diariamente son iguales. Para conocer la temperatura de nuestro cuerpo usamos el termómetro clínico que entre el capilar y el bulbo tiene una zona más estrecha, un estrangulamiento; esto permite que luego de tomar la temperatura la sustancia termométrica se mantenga estable y podamos leer cómodamente el dato numérico.
Termómetro Clínico
En el termómetro de laboratorio la sustancia termométrica sube y baja instantáneamente cuando la temperatura aumenta o disminuye, esto también ocurre en los termómetros ambientales. Otra diferencia que presentan los termómetros de uso cotidiano es que la escala tiene distintos rangos, por ejemplo, hay termómetros de laboratorio que pueden medir hasta 250°C, y termómetros ambientales cuya escala llega hasta los 50°C. Los termómetros clínicos tienen una escala que registra temperaturas entre 35°C y 42°. Pero estos no son los únicos termómetros, hay termómetros que son digitales, termómetros que se utilizan en las industrias metalúrgicas, o en la elaboración de alimentos; seguramente en tu barrio podés encontrar comercios y fábricas que utilizan termómetros para realizar sus actividades.
Termómetro ambiental
Termómetro de laboratorio
A) Luego de leer el texto, ¿qué nueva información podrías agregar al cuadro en la celda “otras características”?
B) El texto menciona que existen termómetros que se utilizan en distintos comercios e industrias.
Buscá información sobre cuáles son los comercios que utilizan termómetros. ¿Cómo son esos termómetros? ¿Para qué se usan en esos espacios? ¿En qué se parecen y en qué se diferencian de los termómetros que conociste en la escuela?
ACTIVIDAD 3
Realizá con tus compañeras y compañeros la siguiente experiencia para conocer cómo se usan y cómo funcionan los termómetros de laboratorio y los termómetros clínicos.
Para esta experiencia necesitan los siguientes materiales:
- 1 Termómetro de laboratorio.
- 1 Termómetro clínico no digital.
- 2 Recipientes del mismo tamaño (pueden ser recipientes de telgopor, por ejemplo).
- Agua a temperaturas distintas.
Para hacer la experiencia realicen los siguientes pasos:
- Rotular cada uno de los recipientes, por ejemplo, A y B.
- Colocar en cada recipiente la misma cantidad de agua a distintas temperaturas.
- Colocar ambos termómetros en el recipiente A, esperar un momento y medir la temperatura. Registrar.
- Colocar ambos termómetros en el recipiente B, esperar un momento y medir la temperatura. Registrar.
- Retirar los termómetros y colocarlos sobre la mesa, esperar un momento y medir la temperatura. Registrar.
Para pensar y discutir antes de realizar la experiencia:
¿Qué piensan que pasará con la marca de los termómetros cuando los sumerjan en el recipiente A?
¿Y al pasarlos del recipiente A al recipiente B?
Registren los datos de sus observaciones en el siguiente cuadro:
| TERMÓMETRO | TEMPERATURA INICIAL | TEMPERATURA RECIPIENTE A | TEMPERATURA RECIPIENTE B | TEMPERATURA AMBIENTE |
| LABORATORIO | ||||
| CLÍNICO |
Luego de completar el cuadro respondan:
- ¿Qué ocurrió con la columna termométrica de ambos termómetros cuando los retiraron de los recipientes? ¿A qué se debe que estos termómetros tengan comportamientos distintos?
- Cuando midieron la temperatura con el termómetro de laboratorio no es necesario sacudirlo previamente. Sin embargo, cuando nos medimos la temperatura corporal con un termómetro clínico, es necesario agitarlo. ¿Por qué piensan que pasa esto?
Para contestar estas preguntas pueden mirar los cuadros de la actividad 2 y volver a leer el texto.
ACTIVIDAD 4
Leé la siguiente situación y luego respondé las preguntas.
Al salir de la pileta, Camila y Celeste decidieron dejar sus toallas bien extendidas sobre una silla y tomar algo fresco. Camila sacó de su mochila la botella con jugo que había puesto en el freezer y vio que ya no estaba congelado, toda la superficie estaba mojada. “¡Se rompió la botella y empezó a salir jugo!”, dijo Celeste. “No, ¡la botella está sana! lo que pasa es que transpira porque hace mucho calor”, agregó Camila.
Para responder y debatir con tus compañeras y compañeros de grupo:
- ¿Para qué les parece que las amigas dejaron sus toallas extendidas sobre la silla? ¿Qué piensan que ocurrirá después de un tiempo? ¿Cómo es qué sucede esto?
- ¿Por qué se había descongelado el jugo? ¿De qué forma se podría volver a congelar?
- ¿Por qué les parece que la botella estaba mojada cuando Camila la sacó de la mochila, si no estaba rota? ¿Qué opinan de la explicación de Camila? ¿Se les ocurre otra explicación posible?
Para seguir pensando estas preguntas, leé el siguiente texto sobre algunos cambios que ocurren en los materiales por efecto del calor.
El calor y los cambios de estado
Los materiales pueden cambiar de estado cuando se les agrega o quita calor.
Cuando un material en estado sólido cambia al estado líquido es porque se le agregó calor y a ese cambio de estado se lo llama fusión. Cuando el material pasa del estado líquido al estado sólido, a ese cambio lo llamamos solidificación y se debe a que el material entregó calor. Un ejemplo de fusión es cuando se derriten los helados o las velas y un ejemplo de solidificación es cuando se hacen los hielos en el freezer o en el congelador.
Cuando el helado está derretido o en estado líquido, tiene el mismo sabor, olor y color que en el estado sólido, lo que cambia sobre todo, es su forma. Cuando está en estado líquido se desparrama o toma la forma del recipiente donde sirvieron el helado. En cambio, cuando se encuentra en estado sólido tiene forma propia. Una vez que el helado se derritió, ¿puede volver al estado sólido? ¿Qué habría que hacer? Si le quitamos calor, podrá volver a solidificarse.
Un mismo material entonces puede pasar de un estado a otro de acuerdo a si se le entregue o quite calor y además, esos cambios son reversibles, como vimos con el ejemplo del helado.
Así como los materiales cuando reciben calor en estado sólido se funden y cambian al estado líquido, los materiales que se encuentran en estado líquido si reciben el calor suficiente pueden cambiar al estado gaseoso. A ese cambio de estado se lo llama evaporación. Un ejemplo de este cambio de estado ocurre cuando en el baño sale de la canilla agua con temperatura muy alta, lo suficientemente alta como para que el agua líquida se evapore y cambie de estado como vapor de agua.
Evaporación y ebullición
En ambos casos se produce un cambio del estado líquido al estado gaseoso. La diferencia es que la evaporación se produce solamente en la superficie del material, como por ejemplo, cuando se seca la ropa al sol; en cambio, durante la ebullición todo el material (no solamente en la superficie) cambia de estado, como cuando hierve el agua para cocinar fideos.
La evaporación, como los otros cambios de estado, también es reversible. Es decir, que cuando un material que está en estado gaseoso pierde calor puede cambiar al estado líquido, como sucede en el baño sobre la superficie del espejo o de los azulejos. Lo que ocurre es que el vapor del agua del baño al entrar en contacto con la superficie fría del espejo o de los azulejos pierde calor y vuelve a cambiar de estado. Así se forman las gotas de agua líquida que se ven. A ese cambio de estado donde el vapor de agua (estado gaseoso) cambia al estado líquido, se lo denomina condensación.
Entonces, qué le responderían a Celeste y Camila, ¿cuáles fueron los cambios que ocurrieron en el jugo de la botella y en la toalla?
ACTIVIDAD 5
En nuestra vida cotidiana hay muchos ejemplos en los que se producen cambios de estado, como los que estudiaron en las clases anteriores.
Les proponemos realizar una nueva experiencia en grupo y analizar el siguiente dispositivo para reconocer cuáles son los cambios de estado que ocurren.
Para armarlo van a necesitar los siguientes materiales:
- 2 recipientes transparentes de distintos tamaños (uno tiene que entrar dentro del otro).
- Papel film.
- Agua a 40°C aproximadamente.
- Cubitos de hielo.
Realicen los siguientes pasos para armar un dispositivo como muestra la imagen:
1. Colocar agua a 40°C aproximadamente en el recipiente pequeño, recipiente 2.
2. Colocar el recipiente 2 dentro del recipiente grande, recipiente 1.
3. Cubrir la parte superior del recipiente 1 con papel film.
4. Colocar sobre el papel film 2 o 3 cubitos de hielo.
Completen el siguiente cuadro con sus observaciones:
| Estado del material al inicio: | Estado del material al final: | Cambio de estado producido: | Ocurrió porque la temperatura... | |
| Agua en el interior del recipiente 2 | ||||
| Cubitos de hielo | ||||
| Vapor de agua |
Para continuar analizando la experiencia:
- ¿Qué pasó con los cubitos de hielo? ¿Por qué les parece que ocurrió esto?
- ¿Qué pasó con el agua que estaba en el recipiente 2?
- ¿Por qué piensan que se empaña el interior del recipiente?
- ¿Qué piensan qué sucedería con el vapor de agua si al recipiente 1 no le pusiéramos el papel film?
ACTIVIDAD 6
Para terminar te proponemos resolver el siguiente problema, podés ayudarte con las respuestas que elaboraste en las actividades anteriores, con la información de los textos y con los resultados de las experiencias.
¿Te pasó alguna vez que dejaste sobre la mesa una botella con agua congelada en su interior y luego de un rato observaste que el hielo se había vuelto líquido? ¿Y observaste que alrededor de la botella y sobre la mesa también había agua líquida? Si la botella estaba cerrada y no estaba rota, ¿de dónde sale el agua?
Las imágenes utilizadas en este material con fines pedagógicos son Archivo DGCyE o fueron tomadas de bancos de uso libre.