¿Cómo se transmite el calor?

Hay tres formas de transmitir el calor:

Conducción

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En la fotografía ves tres barras de hierro. Estas barras tienen cada una de ellas uno de sus extremos introducida en un horno.

El otro extremo de cada una se halla fuera del horno pero ¿verdad que no se te ocurriría agarrar una de ellas con tus manos si no las tienes la debidamente protegidas?

¿Por qué? Porque el calor que reciben por un extremo se transmite por toda la barra.

Para que el calor se transmita es necesario que el material sea conductor del calor, por ejemplo, si en lugar de de barras metálicas fuesen trozos de madera no sucede lo mismo. La madera no es conductora de calor:

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En el caso que sujetásemos con la mano por el extremo de una barra de hierro cuyo otro extremo está al rojo, no tardaríamos en notar el calor.

Si pusiéramos otro objeto conductor del calor en contacto con la barra caliente, notaríamos que también éste aumenta su temperatura.

Convección

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El calor puede transmitirse sin necesidad de estar en contacto.

Las manos frías sobre una pequeña llama se calientan.

Las partículas de agua del fondo de un recipiente sobre una llama se calientan antes lo que implica un aumento del volumen y por tanto, una disminución de densidad lo que hace que ascienden (pesan menos) y el espacio que dejan tras de sí lo llenan las partículas más frías. Este ciclo se repite.

En una habitación con una fuente de calor, una estufa por ejemplo, el aire sobre ella se hace menos denso porque aumenta su volumen y asciende por pesar menos. El vacío que se crea en la ascensión lo llena el aire más frío que desciende.

 

Radiación

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La palabra radiación procede de la palabra latina radiatio que significa: irradiar, emitir, propagar, diseminar, esparcir, etc.

Tienes que tener presente que la propagación del calor por radiación no hace falta que los objetos entre los que va a haber intercambio de calor estén en contacto, puede haber un vacío entre ellos.

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Observa a este joven cocinero cómo se mantiene alejado del foco de calor. Se nota que la sencilla cocina irradia o propaga calor.

Hay separación entre el cocinero y cocina, sin embargo, el calor se transmite sin necesidad de estar en contacto.

Entre el futuro cocinero y la cocina hay aire, pues bien, incluso aunque no lo haya o escasee se transmite el calor por radiación.

El valiente austríaco Felix Baumgartner salta desde 40 km de altura y recibe los rayos del Sol:

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La atmósfera que nos rodea absorbe gran parte de la radiación solar y sin ella no habría vida en la Tierra.

La Luna apenas tiene atmósfera por eso los astronautas necesitaron trajes especiales que les defendieran del calor y del frío excesivos porque donde les llegaban los rayos solares alcanzaban casi 250ºC y a la llegaban a los –250ºC:

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Aunque te parezca extraño todos los cuerpos en cualquiera de sus estados: sólido, líquido o gaseoso a temperaturas normales son capaces de emitir y absorber radiaciones.

Pero ¿qué son las radiaciones?

La radiación es una energía que se irradia, propaga o emite por el espacio de dos maneras, en forma de ondas y en forma de diminutas partículas.

Debajo tienes unos focos de emisión de calor en forma de ondas:

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Cuando hemos estado expuestos al sol o cerca de una llama hemos notado calor.

¿Cómo ha llegado?

Sencillamente en forma de ondas electromagnéticas (nos ocuparemos de ellas detenidamente cuando estudiemos, en otro Tema, el electromagnetismo).

De momento está bien que sepas que las ondas electromagnéticas no necesitan un medio (por ejemplo, el aire) para desplazarse. Se pueden desplazar por el vacío.

Sabes que la palabra perturbación significa alterar la tranquilidad, la paz, …

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Este joven hace unos segundos disfrutaba de una tranquilidad y una paz magníficas hasta que a un equino se le ocurre darle los buenos días.

Imagina que estás durmiendo tranquilamente y un “gracioso” da un potente grito junto a tu oreja. ¿Verdad que no le dices: Gracias por el susto, eres muy gracioso, te invito a merendar, etc.?

A nadie le gusta que repentinamente le priven de la tranquilidad.

Lo mismo sucede con las partículas (aunque no las veamos).

No vemos las partículas del aire pero son muy alcahuetas y podemos demostrar que lo son de un modo muy sencillo:

Imagina que te gusta la coca-cola y que tu mamá que está en la sala viendo una preciosa película en la tele no te deja beber hasta la hora de cenar.

Tú con mucho cuidado para no romper la tranquilidad de la casa, te diriges al frigorífico, despacito sacas la gran botella, tomas el vaso de vidrio pero se te cae al suelo y se hace pedazos metiendo mucho ruido.

Este ruido rompe la tranquilidad de la cocina porque las partículas de aire que se hallan en el punto donde se ha producido el golpe del vaso de vidrio contra el suelo de la cocina vibran (del susto) y esta vibración la comunican a las partículas más cercanas y así van pasando esta vibración a las demás llegando hasta las partículas de aire de la sala donde está mamá.

Las partículas de aire cercanas a la oreja de mamá vibran y esta vibración la comunican al tímpano. Éste vibra como lo hicieron las partículas de aire de la cocina y escucha el mismo ruido que se produjo al romperse el vaso.

Con la luz que nos envía el Sol suceden cosas interesantes.

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Los rayos de luz viajan en línea recta.

La luz que nos envía el Sol es blanca.

La luz del Sol (blanca) podemos descomponerla en varios colores:

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Cada color tiene su propia longitud de onda. Se mide de cresta a cresta o de valle a valle:

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A la longitud de onda la representamos con la letra griega λ (lambda).

Fíjate que la onda cuya longitud vale λ1 es la que tiene menor medida.

La onda de mayor longitud es λ2.

Es importante que observes bien la figura siguiente:

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Tomamos como medida de tiempo 1 segundo y la representamos con la longitud existente entre el 0 y el 1 del eje de abscisas.

Llamamos frecuencia de una onda a las veces que se repite en la unidad de tiempo.

La que más veces se repite es la que menos longitud de onda tiene, es decir, λ1.

La que menos veces se repite será la que mayor longitud de onda tiene, nos referimos a λ2.

Cuanto mayor sea la longitud de la onda, menor será su frecuencia.

Posiblemente te preguntes y esto ¿para qué me sirve?

Sencillamente para entender los colores.

Si te dicen que los colores no existen probablemente quizá te rías, pero es cierto, porque, si es de día, los estás viendo.

Precisamente porque es de día, los ves. Es de día porque recibimos la luz del Sol.

Imagina una noche oscura, ¿ves los colores?, ¿verdad que no?

Entra en una habitación cierra completamente la ventana y la puerta logrando que no penetre ningún rayo de luz, ¿ves los colores y las formas de los objetos que se hallan a tu alrededor?, ¿verdad que no?

Entonces, ¿qué es el color?

A la luz del Sol podemos descomponerla en distintas frecuencias o longitudes de onda cuyo resultado aproximado es:

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Fíjate que el ojo humano sólo es capaz de ver en las frecuencias comprendidas entre 1015 y 1016.

También podemos decir que el ojo humano sólo ve cuando las longitudes de onda están comprendidas entre algo más de termo  metros y termo(valores aproximados).

La onda más larga corresponde al color rojo.

La onda más corta corresponde al color violeta.

 

4.102 En la fotografía siguiente observas varias toallas.

¿Por qué a una de ellas la vemos amarilla?

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Respuesta: Porque el tejido está preparado para absorber todas las longitudes de onda excepto la correspondiente al color amarillo. Al no admitirlo, lo rechaza y su longitud de onda llega a nuestros ojos y es el cerebro quien se ocupa de que lo veamos de este color.

 

4.103 ¿Por qué una de las toallas es negra?

Respuesta: Porque absorbe todos los colores. No rechaza ninguno.

 

4.104 ¿Por qué una de las toallas es blanca?

Respuesta: Porque rechaza todos los colores, no absorbe ninguno.

Los colores y la longitud de onda:

Probablemente tenemos una idea equivocada sobre nuestros ojos:

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Los ojos son como ventanas que comunican nuestro cerebro con el mundo que nos rodea.

De un modo muy elemental decimos que por el ojo entran las ondas de la luz y unas células captan los colores que llamamos primarios aditivos que son: rojo, verde y azul. Esta información, a través del nervio óptico, pasa al cerebro y éste es el responsable que veamos varios millones de tonos de colores.

La mezcla (suma, adición) de estos tres colores producen el resto de los colores que vemos. El lugar donde se “producen las mezclas” es el cerebro:

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En estas sencillas figuras ves el resultado de la mezcla de estos colores primarios.

Al color violeta, magenta y fucsia los consideramos, más o menos, el mismo color.

4.105 A continuación tienes unas cerezas.

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Después de reflexionar un poco, contesta a la pregunta: ¿de qué color las verías bajo una luz azul?

Razona tu respuesta.

Respuesta: Negra

Razonamiento

Si rechaza el color que no absorbe y le enviamos una luz azul, éste color será absorbido por lo que no puede reflejarnos ninguno. Los cuerpos que absorben todos los colores, es decir, que no rechazan ninguno los vemos negros.

 

4.106 ¿Te has fijado que las señales de peligro, están en color rojo?

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Aclaramos las fotos:

Aveinte es un pequeño pueblo de Ávila. La señal y el nombre del pueblo no están en desacuerdo.

No nos extrañan el posible paso de una vaca, de un ciervo, … pero sí el de un camello, un pingüino, …

La de STOP se refiere para todo el que se mueve.

¿Por qué crees que las señales de peligro se pongan en color rojo?

Respuesta: Porque en nuestro cerebro este color provoca una excitación, parece que aumenta la tensión muscular e incrementa nuestra tendencia agresiva.

Es el color que más llama la atención.

 

4.107 ¿Pintarías de rojo tu habitación donde estudias?

Razona tu respuesta.

Respuesta: ¡No! Para concentrarme me es imprescindible tranquilidad, calma, paz y ganas. El color rojo me impide lo que necesito. En cambio, los colores de la Naturaleza, el verde y el azul son los más apropiados.

Cuanto más larga es la longitud de la onda que a través de los ojos recibe el cerebro sucederá que veamos el color rojo. Cuanto más corta es la longitud de onda más nos acercaremos al color violeta.

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