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NATURA 2Ciencias de la naturaleza

Segundo Curso

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Índice

La reproducción de las plantas03

La nutrición de los animales02

La nutrición de las plantas01 La energía: obtención y consumo07

Calor y temperatura08

El sonido09

La reproducción de los animales04

Relación, coordinación y adaptación en animales y plantas05

La energía: cambios que produce06

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El medio ambiente natural. Los ecosistemas11

La luz

La energía interna de la Tierra12

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Calor y temperatura08

1. El calor: energía en tránsito

2. Calor y temperatura

3. Efectos del calor sobre los cuerpos (I)

4. Efectos del calor sobre los cuerpos (II)

5. Efectos del calor sobre los cuerpos (III)

6. Propagación del calor

7. Materiales conductores y aislantes del calor

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Introducción

• Los términos energía calorífica o energía térmica significan lo mismo: energía que cede un cuerpo caliente a otro que está más frío.

• Esta forma de energía puede dar lugar a diferentes fuentes de calor: un quemador de gas, un fuego de leña, un radiador...

• La energía térmica interviene en muchos procesos de nuestra vida cotidiana.

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1. El calor: energía en tránsito

1.1. El calor

1.2. Fuentes de calor

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1.1. El calor

• El calor es la energía que se transfiere desde los cuerpos calientes a los cuerpos fríos. También la llamamos energía calorífica o térmica.

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1.2. Fuentes de calor

• Para que un objeto dé calor y se constituya en fuente de calor basta con que esté más caliente que aquellos que lo reciben. Algunos ejemplos de fuentes de calor natural y artificial son:

• El Sol.

• El fuego.

• Las resistencias eléctricas.

• Los objetos calientes.

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2. Calor y temperatura

2.1. ¿Qué es la temperatura?

2.2. Calor y equilibrio térmico

2.3. Medida de la temperatura. El termómetro

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2.1. ¿Qué es la temperatura?

• La temperatura es un indicador de la cantidad de calor de un cuerpo y de la movilidad que tienen sus partículas.

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2.2. Calor y equilibrio térmico

• El equilibrio térmico se alcanza cuando un cuerpo caliente en contacto con uno frío transmite calor al cuerpo frío hasta que ambos tienen la misma temperatura.

• Si dos o más cuerpos están en equilibrio térmico tienen la misma temperatura.

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2.3. Medida de la temperatura. El termómetro

• El termómetro es el aparato utilizado para medir la temperatura de los cuerpos. Actualmente muchos termómetros son digitales, aunque también se usan termómetros de alcohol.

• Para medir la temperatura, el termómetro se pone en contacto con el objeto (sólido, líquido o gas) cuya temperatura deseamos medir, hasta alcanzar el equilibrio térmico.

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3. Efectos del calor sobre los cuerpos (I)

3.1. Aumento de la temperatura

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3.1. Aumento de la temperatura

• Cuando calentamos un cuerpo, aumenta la energía térmica de sus partículas. Pero no todos los cuerpos tienen la misma cantidad de partículas, ni éstas son del mismo tipo en todos ellos.

• Cuanto más dure el calentamiento, mayor será la energía almacenada por el cuerpo. Por eso, los factores de que depende el aumento de temperatura son:

• La masa del cuerpo.

• El tiempo durante el que recibe calor.

• El tipo de sustancia de que se trate.

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4. Efectos del calor sobre los cuerpos (II)

4.1. Dilatación

4.2. Dilatación y estados de la materia

4.3. Dilatación anómala del agua y del hielo

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4.1. Dilatación

• La dilatación es el fenómeno por el cual casi todas las sustancias aumentan su volumen al calentarlas. Este hecho ocasiona que su densidad disminuya.

• El efecto contrario es la contracción; es decir, cuando las sustancias se enfrían, su volumen se reduce.

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4.2. Dilatación y estados de la materia

• El aumento de volumen de una sustancia será tanto más acusado cuanto mayor sea la movilidad de sus partículas.

• Por eso el mayor efecto de la dilatación lo encontramos en los gases, después en los líquidos y, finalmente, en los sólidos.

• A pesar de que en los sólidos la dilatación es menos acentuada, sus efectos causan serios problemas en la construcción y producen fenómenos geológicos como la erosión de las rocas.

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4.3. Dilatación anómala del agua y del hielo

• Casi todas las sustancias aumentan de tamaño al calentarlas y se contraen al enfriarlas; sin embargo, al agua y al hielo les ocurre lo contrario.

• Cuando enfriamos agua, pasa a hielo a 0ºC. El hielo ocupa más volumen que el agua, por lo que disminuye su densidad y flota en el líquido.

• Cuando calentamos agua a 0ºC hasta 4ºC, disminuye de volumen. A partir de los 4ºC el comportamiento del agua es normal; aumenta su volumen con el aumento de temperatura.

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5. Efectos del calor sobre los cuerpos (III)

5.1. Estados de la materia

5.2. ¿Cómo cambia de estado la materia?

5.3. Cambios de estado y calor• Cambios de estado de una sustancia (ilustración)

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5.1. Estados de la materia

• La materia se puede presentar en la naturaleza en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

• El agua es una sustancia muy peculiar porque sus tres estados de agregación se dan a temperaturas ambientales.

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5.2. ¿Cómo cambia de estado la materia?

• Cuando se aporta energía calorífica a un cuerpo y llega a cierta temperatura, esta energía se emplea en cambiar su estado de agregación.

• Si calentamos un sólido hasta la temperatura de fusión, éste empezará a fundirse. El calor ha dado energía a sus partículas para que dejen la forma sólida y pasen a líquido.

• Desde el estado sólido al gaseoso las partículas de la materia van aumentando su movilidad. Esta movilidad es energía interna y la materia la consigue absorbiendo calor del exterior.

• Los procesos contrarios tienen lugar enfriando.

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5.3. Cambios de estado y calor

• Fusión. Es el paso de sólido a líquido; para ello la sustancia necesita absorber calor.

• Solidificación. Es el paso del estado líquido al sólido; la sustancia que solidifica ha de ceder calor, debe enfriarse.

• Vaporización. Es el paso de líquido a gas; para ello la sustancia necesita absorber calor.

• Condensación a líquido. Consiste en el paso de gas a líquido; para que tenga lugar, la sustancia debe enfriarse.

• Sublimación. Condensación a sólido. Es el paso directo de gas a sólido cuando la sustancia se enfría.

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Cambios de estado de una sustancia08

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6. Propagación del calor

6.1. Conducción

6.2. Convección• Las brisas marinas (ilustración)

6.3. Radiación

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6.1. Conducción

• El calor se transmite por conducción a través de las sustancias sólidas. En esta transmisión de calor no hay movimiento de materia.

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6.2. Convección

• La convección es la transmisión de calor por medio de transmisión de materia.

• Es una manera de transmitirse el calor en los líquidos y en los gases.

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Las brisas marinas08

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6.3. Radiación

• La propagación del calor por radiación no necesita el soporte de ningún medio material ni transmisión de materia para realizarse.

• La vida en la Tierra, por ejemplo, existe gracias al calor que nos llega por medio de la radiación del Sol, que atraviesa grandes distancias donde sólo hay vacío.

• Todos los objetos calientes emiten radiación aunque no la veamos. Se trata de la llamada radiación infrarroja.

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7. Materiales conductores y aislantes del calor

7.1. Conductores y aislantes térmicos

7.2. Aislamiento térmico en las viviendas

7.3. Técnicas de aislamiento• Ejemplo de vivienda bien aislada (ilustración)

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7.1. Conductores y aislantes térmicos

• Hay materiales que dejan pasar el calor a través de ellos por conducción: se llaman conductores del calor. Los metales son buenos conductores de calor.

• Hay materiales que no dejan pasar el calor a través de ellos por conducción: son los no conductores o aislantes. La madera, el plástico, el corcho… son ejemplos de materiales aislantes.

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7.2. Aislamiento térmico en las viviendas

• Al calentar una vivienda en invierno se produce un desequilibrio térmico entre el interior de la misma y el exterior, a menor temperatura.

• Este salto térmico tiende a que el calor escape a través de las ventanas, paredes, etc.

• En verano también se produce un desequilibrio térmico entre el calor exterior y el fresco del interior de la vivienda refrigerada.

• El hecho de que las viviendas estén bien aisladas térmicamente supone un gran ahorro energético. Esto implica evitar la transmisión de calor del interior al exterior o al revés.

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7.3. Técnicas de aislamiento

• Las ventanas y las puertas que dan al exterior se fabrican con doble cristal, de forma que se crea una cámara interior de aire, que es muy aislante.

• Para aislar paredes y techos, éstos deben construirse con un espacio interior en el que se introduce un material aislante.

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Ejemplo de vivienda bien aislada08