2.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Distinguir temperatura, energía interna y transferencia de energía por diferencia de temperatura.
- Reconocer conducción, convección y radiación en situaciones cotidianas.
- Explicar efectos térmicos: cambio de temperatura, dilatación y cambio de estado.
Antes de empezar
- Conocer el modelo cinético-molecular.
- Reconocer transformaciones y transferencias de energía.
- Leer una escala de temperatura.
Temperatura no es cantidad de calor
La temperatura describe el estado térmico de un sistema y permite predecir la dirección espontánea de una transferencia térmica. Calor es un nombre para la energía que se transfiere entre sistemas debido a una diferencia de temperatura; no es algo almacenado dentro de un objeto.
Cuando dos cuerpos en contacto alcanzan la misma temperatura, llegan al equilibrio térmico y cesa la transferencia neta por esa causa. Pueden tener masas y energías internas distintas aunque el termómetro marque lo mismo.
Equilibrio térmico
- Equilibrio térmico
- Estado en el que dos sistemas en contacto no presentan transferencia neta de energía debida a una diferencia de temperatura porque sus temperaturas son iguales.
Tres mecanismos
La conducción domina en el contacto dentro de un material: una cuchara metálica se calienta desde el extremo sumergido. La convección transporta energía con el movimiento de un fluido: el agua calentada asciende y la más fría desciende. La radiación electromagnética puede transferir energía sin medio material: recibimos energía del Sol a través del espacio.
En situaciones reales pueden actuar varios mecanismos a la vez. Nombrar el mecanismo principal no obliga a negar los otros.
Cómo identificar el mecanismo principal
- Localiza el sistema más caliente y el más frío.
- Comprueba si hay contacto a través de un sólido: apunta a conducción.
- Busca movimiento global de un líquido o gas: apunta a convección.
- Si la transferencia atraviesa el vacío o llega desde una fuente sin contacto, identifica radiación.
- Describe siempre de qué sistema a cuál se transfiere energía.
Una botella que se dilata
Una botella cerrada con aire se calienta moderadamente y su membrana flexible se abomba.
- El aire recibe energía y aumenta su temperatura.
- Las partículas se mueven con mayor agitación y chocan de otra manera con las paredes.
- Como la pared es flexible, el volumen puede aumentar.
El calentamiento puede producir dilatación sin crear materia.
Lo más caliente no siempre transfiere más energía total
Una chispa a 900 °C contiene necesariamente más energía que una bañera a 40 °C.
La temperatura no basta para comparar energía interna; importan cantidad y tipo de materia, estado y temperatura.
Una temperatura alta describe el estado térmico, no la energía total del sistema. La pequeña masa de la chispa cambia la comparación.
Qué debes conservar
- La temperatura es una propiedad del sistema; el calor, energía en transferencia por diferencia de temperatura.
- La energía fluye espontáneamente del sistema a mayor temperatura al de menor temperatura.
- Conducción, convección y radiación pueden coexistir.
- El calentamiento puede cambiar temperatura, volumen o estado según las condiciones.
Separa temperatura y transferenciaPrueba otro caso
¿Cuál de estas frases está bien dicha en física?
Un vaso con 100 g de agua y una jarra con 500 g de agua están los dos a 60 °C. ¿Qué es cierto?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: El café está caliente y cede energía como calor — La temperatura describe su estado; el calor se transfiere al aire.
El calor no se tiene, se transfiere: es lo que pasa entre dos cuerpos, no algo que se guarde. Lo que el café guarda dentro es energía interna. Además el calor se mide en julios, así que «80 °C de calor» mezcla la unidad de una magnitud con el nombre de la otra.
Respuesta: Igual temperatura; la jarra cede más energía al enfriarse — A igual descenso de temperatura, más masa de agua puede transferir más energía.
La temperatura dice cómo de rápido se mueve CADA partícula, y eso no cambia por haber más agua. La cantidad total de energía sí cambia: en la jarra hay cinco veces más partículas agitadas igual, así que al enfriarse puede soltar cinco veces más energía. Y «tener calor» no vale ni para una ni para otra.
Reconoce cómo se transfiere energíaPrueba otro caso
¿Por qué el calor del Sol consigue llegar hasta la Tierra?
¿Por qué el radiador de una habitación se coloca abajo, junto al suelo?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Por radiación a través del vacío — La radiación transporta energía sin choques entre partículas materiales.
Entre el Sol y la atmósfera hay 150 millones de kilómetros de vacío: no hay partículas que puedan chocar ni aire que pueda subir, así que ni la conducción ni la convección son posibles. La radiación no las necesita porque viaja en forma de ondas.
Respuesta: Porque esa posición favorece la convección del aire — El radiador calienta aire que puede ascender; el aire más frío desciende y lo reemplaza. Se establece una circulación que reparte energía. El calor también se transmite por radiación: no tiene una dirección ascendente obligatoria.
El radiador calienta aire que puede ascender; el aire más frío desciende y lo reemplaza. Se establece una circulación que reparte energía. El calor también se transmite por radiación: no tiene una dirección ascendente obligatoria.
Explica un efecto térmicoPrueba otro caso
Entre los tramos de hormigón de un puente se dejan huecos de unos centímetros. ¿Para qué sirven?
Un vaso de vidrio grueso se raja al echarle agua hirviendo. ¿Cuál es la explicación?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Para permitir la dilatación del hormigón — El hueco admite el aumento de longitud sin que los tramos se empujen entre sí.
En verano cada tramo se alarga unos milímetros. Si estuvieran pegados no tendrían adónde ir, y como el hormigón no puede acortarse por gusto, la única salida sería empujar al vecino hasta agrietarse o levantarse. El hueco no es un fallo de obra: es la pieza que evita el destrozo.
Respuesta: El interior se dilata antes que el exterior y genera tensiones — Calentarse de forma desigual genera tensiones que pueden romper el vidrio.
El problema no es dilatarse, es dilatarse a destiempo. En un vaso grueso el calor tarda en cruzar la pared, así que durante unos segundos la cara interior ya se ha estirado y la exterior sigue fría y sujetándola: esa tensión raja el material. Por eso el vidrio fino de laboratorio y las tazas delgadas aguantan mejor el agua hirviendo que un vaso grueso.
Diagnóstico térmico de una habitación
Una habitación pierde energía por una ventana, el aire caliente asciende y una cuchara metálica se calienta al tocar una taza. Identifica el mecanismo dominante en cada caso y separa temperatura, transferencia y efecto térmico.
Solución accesible sin interacción
- Demuestra que puedes distinguir temperatura, energía interna y transferencia de energía por diferencia de temperatura.
- Demuestra que puedes reconocer conducción, convección y radiación en situaciones cotidianas.
- Demuestra que puedes explicar efectos térmicos: cambio de temperatura, dilatación y cambio de estado.
Respuesta: Ventana: conducción a través de materiales y también intercambios superficiales; aire que asciende: convección; cuchara: conducción. La temperatura describe el estado térmico, el calor es transferencia por diferencia de temperatura y el calentamiento o la dilatación son efectos posibles.
La respuesta no confunde una magnitud de estado con la transferencia y reconoce mecanismos por contacto, movimiento de materia y entorno.
Compruébalo ahora
Relaciona cuchara, corrientes del agua y luz solar con conducción, convección y radiación.
Ver solución explicada
Respuesta: Cuchara: conducción. Corrientes del agua: convección. Luz solar: radiación.
El sólido transmite por contacto, el fluido transporta energía al moverse y la radiación electromagnética llega sin contacto material.
Una taza está a 70 °C y la habitación a 22 °C. ¿Qué ocurre espontáneamente?
- La energía se transfiere de la taza al entorno hasta acercarse al equilibrio.
- El frío pasa del entorno a la taza como una sustancia.
- La temperatura de la taza aumenta sin aporte externo.
Ver solución explicada
Respuesta: La energía se transfiere de la taza al entorno hasta acercarse al equilibrio.
La diferencia de temperatura impulsa una transferencia neta desde el sistema más caliente al más frío.
Cita dos efectos distintos que puede producir el calentamiento de un material y aclara que no tienen por qué ocurrir siempre a la vez.
Ver solución explicada
Respuesta: Puede aumentar la temperatura y producir dilatación; también puede causar un cambio de estado. El efecto depende del material y de las condiciones.
La energía transferida puede reflejarse en agitación térmica, separación o reorganización; no todo calentamiento produce una transición de fase.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química, saberes básicos de primero a tercer curso, bloque C: efectos del calor, temperatura, cambios de estado, transferencias y aplicaciones. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
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