Preguntas iniciales

Unidad # 1

¿Qué mide un termómetro?

¿La cantidad de calor?

¿La temperatura?

¿Qué es la temperatura?

¿Qué es el calor?

Estas son algunas preguntas al iniciar el curso que como su nombre lo indica gira en torno a la organización y el estudio de los fenómenos térmicos.

Por ahora empezaré diciendo que la Temperatura es una magnitud que permite describir fenómenos térmicos,  se puede decir que es la única indicación tanto del estado térmico como de los cambios térmicos; aún más a partir de la temperatura son construidas las demás magnitudes termodinámicas, hecho por el cual se puede decir que la temperatura es una magnitud organizadora de los fenómenos termodinámicos. ( módulo del seminario La organización de los fenómenos físicos del programa de  Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales, 2019).

ALGUNAS MANERAS DE HABLAR DE LO FRÍO Y LO CALIENTE

Durante el seminario se me ha pedido escribir algunas frases que den cuenta de ¿qué entiendo sobre lo térmico? Algunas de ellas son:

1. La cobija térmica me abriga                              

2. En el termo se mantiene caliente el café

3. Si no me como rápido el helado se derrite

                                      

4. A mayor altitud, mayor frío

5. Es importante calentar antes del ejercicio físico

Ahora bien, ¿Qué términos son utilizados para referirse a lo térmico? ¿Cómo podemos clasificar dichas frases? ¿Qué se tiene en cuenta para dicha clasificación?

En un primer momento, se entabló un diálogo con los integrantes del grupo de trabajo, en el cual se pensaron algunos factores de clasificación como el clima (cuando hablamos de lugares con características climáticas particulares) o sustancias de consumo, (para hablar de las frases que relacionan alimentos) entre algunos otros.

Por otro lado, durante las reflexiones alcanzadas con este ejercicio se pudo establecer otras categorías mas generales. En el momento que se pensó que la cobija por si sola no realiza ningún efecto para abrigar. Es decir, para que la cobija abrigue debe realizar una interacción con otro cuerpo. 

Desde esa perspectiva, se realizó la clasificación de algunas frases bajo tres aspectos de clasificación. Interacción, transformación y estado, tal como se muestra en la siguiente imagen.

Para otros grupos de trabajo la clasificación se basó en términos de la forma como conocemos. Es decir, desde lo común y lo científico. Sin embargo, habría que considerar que las formas de conocer bien sea desde lo común o lo científico, no puede dar cuenta de hablar de los términos (frío y caliente) sino mas bien, de las fuentes del conocimiento para realizar la categorización de las frases. 

Por ejemplo, algunas fuentes de conocimiento son la Experiencia, la Observación, la Intuición o lo Experimental.

Finalmente, fue interesante apreciar como otro grupo de trabajo realizó un división desde conceptos como el calor, la energía y la tempertatura y desde cada uno de estos, asociaron sus frases bajo aspectos como las sensaciones, las cualidades y magnitudes.

Algunas preguntas que surgen del anterior ejercicio son:

• ¿Asociamos la transformación al cambio?
• ¿Cómo entendemos el término energía?
• ¿La cualidad de un fenómeno me permite atribuirle características asociadas a lo térmico?

El siguiente vídeo nos acerca matemáticamente a un ejercicio de ganancia y pérdida de calor en términos de equilibrio térmico.

EJERCICIO 

Suponga que tiene un litro de agua a 20ºC, y desea aumentar su temperatura hasta 80ºC, para lo cual la pone en contacto con un cuerpo fuente cuya temperatura es mayor. Si se tienen varios cuerpos fuente cuyas temperaturas son: 80ºC, 150ºC, 500ºC y 1000ºC.

¿ Con cuál de todos los cuerpos fuente se calienta más rápidamente el agua. Haga una gráfica donde se muestre la variación de la temperatura del agua con relación al tiempo?

Análisis preliminar 

si consideramos que hay cuerpos fuente a diferentes temperaturas, el litro de agua que está a 20°C al ponerse en contacto con otro cuerpo de agua de mayor temperatura, los dos cuerpos sufrirán un cambio de temperatura. Es decir, que por un lado el litro de agua que está a 20°C ganará temperatura mientras que el otro cuerpo de agua que está a mayor temperatura perderá temperatura, hasta que los dos cuerpos en este caso agua, presenten un equilibrio en sus temperaturas.

Ahora bien, la situación plantea que cuál cuerpo fuente aumentará mas rápidamente la temperatura a 80°C del litro de agua, personalmente considero que todos los cuerpos fuente pueden cambiar la temperatura hasta ese grado. sin embargo la variación del tiempo dependerá de los diferentes grados de temperatura a los que se encuentran los diferentes cuerpos fuente. En ese caso, habría una relación inversamente proporcional entre el aumento de temperatura y el tiempo. Es decir, a mayor temperatura del cuerpo fuente menor será el tiempo para aumentar la temperatura del litro de agua.

En el siguiente gráfico explico lo anterior:

El área sombreada con amarillo representa el tiempo que se necesita para subir a 80 °C el litro de agua en el cuerpo fuente a 80°C, el color naranja al cuerpo fuente de 150°C, el rojo al de 500°C y el morado al de 1000°C respectivamente.

RETROALIMENTACIÓN 

Después de compartir algunas ideas con relación al ejercicio propuesto con algunos integrantes del curso, fue posible entender que uno de los elementos para tener en cuenta  está relacionado con el punto de ebullición del agua  (100°C). Si partimos de este, es posible empezar a establecer ciertas relaciones con el planteamiento del anterior ejercicio. En ese sentido, los cuerpos fuente por encima de los 100°C  probablemente no me permitan realizar una medición de la temperatura del agua, sino mas bien evidenciar un cambio de fase del agua. (de líquido a gaseoso) Es decir, que el cuerpo fuente que puede llegar a alcanzar una temperatura próxima al punto de ebullición en este caso sería el que se encuentra a 80°C y la gráfica temperatura con relación al tiempo podría ser la siguiente.