El calor y la temperatura
El calor y la temperatura: cómo se transmiten y cómo prevenir accidentes
Al terminar vas a poder distinguir el calor de la temperatura, explicar las tres formas en que el calor se transmite y usar el termómetro para prevenir accidentes.
Calor y temperatura no son lo mismo
Esta es la confusión más grande del tema, y conviene resolverla de entrada.
La temperatura dice qué tan caliente o frío está un cuerpo. Se mide con termómetro, en grados Celsius (°C), y es una medida de qué tan agitadas están las partículas que forman ese cuerpo: entre más se agitan, más alta la temperatura.
El calor es la energía que pasa de un cuerpo más caliente a uno más frío. No es algo que un cuerpo «tenga»: es algo que se transfiere.
La diferencia se ve con un ejemplo: una taza de café y una olla llena de café pueden estar los dos a 80 °C, o sea a la misma temperatura. Pero la olla tiene mucho más calor que entregar, porque tiene mucha más cantidad de materia. Si metés la mano en una, te quemás mucho peor que en la otra.
Y una regla que no falla: el calor siempre va del más caliente al más frío, nunca al revés. Una bebida no «recibe frío» del hielo: le entrega calor al hielo, y por eso se enfría y el hielo se derrite.
Las tres formas de transmisión
| Forma | Cómo ocurre | Dónde se ve |
|---|---|---|
| Conducción | de partícula a partícula, por contacto directo; ocurre sobre todo en los sólidos | la cuchara de metal en la olla se calienta hasta el mango; el piso de cerámica frío bajo los pies |
| Convección | el líquido o el gas caliente sube y el frío baja, formando una corriente | el agua hirviendo que da vueltas en la olla; el aire caliente que sube y hace la brisa del mar |
| Radiación | viaja como ondas, sin necesidad de nada en medio; por eso cruza el vacío | el calor del Sol que llega a la Tierra; el calor que sentís frente a una fogata sin tocarla |
Conductores y aislantes. Hay materiales que dejan pasar bien el calor y otros que no.
- Buenos conductores: los metales. Aluminio, hierro, cobre. Por eso las ollas son de metal: para que el calor llegue rápido a la comida.
- Aislantes: la madera, el plástico, el corcho, el hule, la cerámica, el aire quieto, la lana. Por eso el mango de la olla es de plástico o de madera, y por eso un termo mantiene el café caliente.
Un detalle que confunde: si tocás una silla de metal y una de madera en el mismo cuarto, el metal se siente más frío. Pero están a la misma temperatura. Se siente más frío porque el metal conduce el calor de tu mano mucho más rápido.
Cuánta materia hay: masa, calor y temperatura
Acá se responde una pregunta práctica: ¿por qué una olla grande tarda más en hervir que una taza?
La respuesta es la masa. Entre más masa tiene un cuerpo, más calor hay que darle para subirle la temperatura la misma cantidad.
Pensalo así: hay más partículas que agitar. Calentar un litro de agua de 20 °C a 100 °C necesita el doble de calor que calentar medio litro el mismo tanto.
De ahí salen tres conclusiones útiles:
- Más masa, más tiempo y más energía para llegar a la misma temperatura.
- Más masa, más calor acumulado a igual temperatura. Por eso un aguacero enfría rápido el techo de zinc, que tiene poca masa, y casi nada el agua de una piscina.
- Más masa, más despacio se enfría. Una olla grande de sopa conserva el calor por horas; una taza se enfría en minutos.
Esto explica cosas del país: el mar tiene tantísima masa de agua que su temperatura cambia poquísimo entre el día y la noche, mientras que la arena de la playa se pone ardiendo al mediodía y se enfría apenas se va el sol. Esa diferencia es justamente lo que produce la brisa de la costa.
Y explica también por qué el agua se usa para enfriar motores y para cocinar: le cuesta mucho subir de temperatura y por eso aguanta y reparte bien el calor.
Leer la temperatura y prevenir accidentes
El termómetro. Hay de varios tipos: el de líquido en un tubo de vidrio, el digital, el de infrarrojo que mide sin tocar, y el de cocina para alimentos. Todos se leen igual: se busca el número donde marca y se le pone la unidad, °C.
Puntos de referencia que conviene tener:
| Situación | Temperatura |
|---|---|
| el agua se congela | 0 °C |
| un día fresco en Cartago | 15 °C |
| temperatura normal del cuerpo | alrededor de 37 °C |
| fiebre | 38 °C o más |
| un día caluroso en Liberia | 35 °C |
| el agua hierve al nivel del mar | 100 °C |
| aceite friendo | más de 180 °C |
En cuarto grado también se usa la escala Fahrenheit (°F), que se ve en algunos termómetros y en las noticias de otros países: ahí el agua se congela a 32 °F y hierve a 212 °F, y el cuerpo humano está alrededor de 98,6 °F.
Cómo se previenen los accidentes con calor.
- Mangos hacia adentro. La olla con el mango sobresaliendo de la cocina es el accidente más común con niños en la casa.
- Usar agarraderas secas. Un paño mojado conduce el calor muchísimo mejor que uno seco: con el paño húmedo te quemás.
- Destapar las ollas hacia el lado contrario a la cara, porque el vapor quema más que el agua hirviendo.
- No echar agua sobre aceite encendido. El agua se evapora de golpe y esparce el fuego; un fuego de aceite se tapa con una tapa o con un paño seco.
- Probar la temperatura del agua del baño antes de meter a un niño pequeño.
- No dejar la plancha conectada ni al alcance de los más pequeños, y esperar a que enfríe antes de guardarla.
- Cuidado con el sol. Los golpes de calor se previenen tomando agua, buscando sombra y evitando el sol del mediodía; en Guanacaste eso es serio en la estación seca.
- Si hay quemadura: agua fría del tubo por varios minutos. Nunca hielo directo, ni pasta de dientes, ni aceite, ni café. Después, consultar.
Ejemplos resueltos
1. Una taza y una olla tienen agua a 90 °C. ¿Cuál tiene mayor temperatura? ¿Cuál tiene más calor para entregar? La temperatura es la misma porque el termómetro marca lo mismo en las dos. El calor que pueden entregar depende de cuánta agua hay. Tienen la misma temperatura. La olla tiene mucho más calor para entregar, porque tiene mucha más masa de agua.
2. ¿Por qué el mango de una olla es de madera o de plástico y no de metal? Los metales conducen el calor rápidamente. La madera y el plástico son aislantes: dejan pasar el calor con dificultad. Porque son aislantes: el calor no llega hasta la mano y se puede agarrar sin quemarse.
3. Identificá la forma de transmisión: (a) el Sol calentando tu espalda; (b) el agua dando vueltas en la olla; (c) la cuchara de metal que se calienta dentro de la sopa. Se pregunta si hay contacto, corriente de fluido u ondas que viajan. (a) radiación, porque el calor viajó por el vacío del espacio; (b) convección, porque el agua caliente sube y la fría baja; (c) conducción, por contacto directo entre partículas.
4. Un niño tiene 38,5 °C. ¿Tiene fiebre? ¿Y qué pasa si se acerca una lata caliente con un paño mojado? La temperatura normal del cuerpo ronda los 37 °C, y se habla de fiebre desde 38 °C. El agua del paño conduce el calor mucho mejor que el aire seco. Sí tiene fiebre y hay que consultar. Y con el paño mojado se quemaría, porque el agua conduce el calor hasta su mano; hay que usar agarraderas secas.
Los errores que más se cobran
- Usar calor y temperatura como sinónimos. En el habla diaria se dice «hace mucho calor» para hablar de temperatura, y eso se traslada a la prueba. La temperatura es qué tan agitadas están las partículas; el calor es la energía que pasa de lo caliente a lo frío.
- Creer que el frío se transmite. Uno siente que «le entra frío». No existe una transmisión de frío: lo que existe es tu cuerpo entregando calor al ambiente. Sentís frío porque estás perdiendo calor.
- Pensar que el metal está más frío que la madera. Al tocarlos, el metal se siente helado. Están a la misma temperatura: el metal solo conduce el calor de tu mano mucho más rápido, y eso es lo que sentís.
- Confundir conducción con convección. Las dos necesitan materia. En la conducción la materia no se traslada, solo pasa la agitación de partícula a partícula; en la convección el líquido o el gas se mueve formando una corriente.
- Echarle agua a un fuego de aceite. Es el reflejo automático, porque el agua apaga casi todo. Con aceite encendido el agua se evapora de golpe y rocía el aceite en llamas por toda la cocina: hay que tapar, no mojar.
Cómo acompañar en casa
Esta parte es para la persona que acompaña. No hace falta saber la materia: las respuestas van al lado.
Al terminar, el estudiante tiene que poder: distinguir el calor de la temperatura y nombrar las tres formas de transmisión.
Tres preguntas para hacerle
- ¿Calor y temperatura son lo mismo? → No: el calor es energía que pasa; la temperatura mide el grado
- La cuchara que se calienta en la sopa, ¿qué forma de transmisión es? → Conducción
- El calor del Sol que llega a la Tierra, ¿qué forma es? → Radiación
Si se traba. Si los usa como sinónimos, dígale que dos tazas a la misma temperatura pueden tener distinto calor según cuánta agua tengan.
Cinco minutos en la casa. Toquen una cuchara de metal y una de madera dentro de agua caliente y que diga por qué difieren.
Clave de análisis
Temperatura = qué tan caliente está, la marca el termómetro. Calor = la energía que pasa del caliente al frío. Tres formas de transmisión: conducción por contacto, convección por corriente de líquido o gas, radiación por ondas. Y con la masa, la regla es simple: más masa, más calor hace falta, más tarda en calentarse y más tarda en enfriarse.