Calor, Temperatura y Electricidad: Conceptos Básicos y Experimentos

Calor y Temperatura

El calor es una cantidad de energía que representa el movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y si sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo. Se mide en Julios.

La temperatura es la medida del calor de un cuerpo. Se mide en grados. El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo. Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamaño, la temperatura alcanzada es la misma, pero el que tiene más agua posee mayor cantidad de calor. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. La temperatura no es energía sino una medida de ella; sin embargo, el calor sí es energía.

Cuando se produce una transferencia de calor, se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes del cuerpo que están a distinta temperatura.

Los átomos de cualquier materia permanecen unidos mediante fuerzas eléctricas. A cierta temperatura, los átomos vibran con determinada frecuencia y amplitud. A medida que aumenta la temperatura, más vibraciones atómicas, más dimensiones de un cuerpo. DILATACIÓN. El efecto inverso se produce al disminuir la temperatura y se llama CONTRACCIÓN.

Experimento: Globo, Botella y Agua

Colocamos un globo en la boca de una botella. Al introducirlo en un recipiente con agua caliente, el globo se hincha, ya que las partículas de gas de su interior se dilatan y ocupan un mayor volumen. Si lo introducimos en agua fría, se deshincha, pues el gas se contrae.

Un aislante térmico es un material que establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura.

Experimento: Dos Hielos y un Trapo

(Descripción del experimento con dos hielos y un trapo, mostrando la función del aislante térmico).

Ideas Erróneas sobre el Calor

1. El calor y la temperatura son lo mismo.
2. La temperatura es la unidad de medida del calor.
3. Tanto el frío como el calor se pueden transmitir (el frío tiene existencia física igual que el calor).
4. El frío y el calor son sustancias (el calor no es energía).
5. La temperatura de un cuerpo depende de su tamaño.
6. Todas las sustancias tienen energía menos la que se encuentran por debajo de 0°C.
7. Los átomos se hacen más grandes cuando se calientan.
8. Hay objetos intrínsecamente "fríos" (metales o mármol) y otros intrínsecamente "calientes" como la lana.
9. La lana (y otros materiales) nos calientan porque nos transmiten el calor que ella tiene dentro.
10. El calor solo viaja hacia arriba (siempre asciende).

Electricidad

La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí por los que puede circular una corriente eléctrica. El correcto funcionamiento del circuito eléctrico solo ocurrirá cuando este esté cerrado, es decir, todas las partes correctamente unidas.

Clasificación de los Circuitos Eléctricos

• Según el tipo de señal:
  • Corriente continua: las cargas van del polo negativo al positivo.
  • Corriente alterna: la carga cambia de manera y sentido diferentes.
• Según la configuración:
  • Serie: conectados entre sí y la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma.
  • Paralelo: los receptores se conectan a la misma altura, desviando la corriente eléctrica a la vez hacia los 2 o más receptores colocados.
  • Mixto: combinan serie y paralelo. + 2 receptores.

Componentes de un Circuito Eléctrico

• Generador de corriente eléctrica (pila o batería): Fuente de energía, hace que los electrones se desplacen por el circuito.
• Conductores (cables o alambre): Llevan la corriente a los demás componentes del circuito. Material conductor.
• Interruptor: Dispositivo de control que permite o impide el paso de la corriente eléctrica.
• Receptores: Son los encargados de recibir y transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía.

Experimentos con Circuitos Eléctricos

Experimento 1: Circuito Eléctrico Humano

Este ejercicio sirve para que los alumnos se familiaricen más con el circuito eléctrico y les sea más visible comprender las funciones de cada componente.

Experimento 2: Diferencias entre un Circuito de Agua y un Circuito Eléctrico

Experimento 3: Conductores y No Conductores

Utilizamos diferentes tipos de materiales para comprobar si eran conductores o no y ver, así, si la bombilla se encendía o no. Los materiales utilizados fueron una pinza, una moneda, un trozo de corcho y una cuchara. El agua solo era conductora cuando no tenía sales minerales, es decir, el agua destilada es la única conductora, pero el agua del grifo, por ejemplo, no lo sería.

Ideas Erróneas sobre la Electricidad

1. Las baterías acumulan cargas (son un depósito de cargas) y se agotan cuando ya no quedan cargas dentro.
2. Una corriente eléctrica es el flujo inicial de electrones a través de un alambre vacío.
3. No hace falta conectar dos cables. La electricidad pasa por el cable como el agua por una cañería, con que haya un cable que vaya de un extremo de la pila a la bombilla, ya se produce electricidad y ésta se enciende.
4. Concepción de corriente secuencial. La electricidad se desplaza por el cable de un extremo a otro, por tanto, únicamente aquellos elementos situados antes de una bombilla la afectarán, pero no los elementos que siguen.
5. La corriente eléctrica circula solamente desde la pila hasta la bombilla a través de dos cables, produciéndose la luz como consecuencia del encuentro de ambas corrientes.
6. Una bombilla consume electricidad. Por tanto, detrás de ella habrá menos corriente que antes de ella.
7. Las cargas eléctricas se convierten en luz en una bombilla.
8. Los relámpagos sólo pueden desplazarse del cielo a la tierra.