Heat and Heat Transfer

Heat and Heat Transfer

Lawrence Jan 2022

​Lesson Target

Plan and conduct an investigation to provide evidence that the transfer of thermal energy when two components of different temperature are combined within a closed system results in a more uniform energy distribution among the components in the system (second law of thermodynamics).​

​Planifique y realice una investigación para proporcionar evidencia de que la transferencia de energía térmica cuando dos componentes de diferente temperatura se combinan dentro de un sistema cerrado da como resultado una distribución de energía más uniforme entre los componentes del sistema (segunda ley de la termodinámica).

​Success Criteris

​I can measure heat transfer in a homemade thermos.

​Puedo medir la transferencia de calor en un termo casero.

​Heat

​The energy of moving particles

​

​La energía de las partículas en movimiento.

​Tempearture

​Measures the movement of particles

​Mide el movimiento de partículas.

​

​

​3 temperature scales

​

​The higher the temperature, the faster the particles move.

​Cuanto más alta es la temperatura, más rápido se mueven las partículas.

​

​Heat is relative

​There are hot stars and "cool stars"

​You will still vaporize on a cool star.

​

​Hay estrellas calientes y "estrellas frías"

Todavía vaporizarás en una estrella fría

​

​Your freezer is too "hot" to store dry ice.

​

​Su congelador está demasiado "caliente" para almacenar hielo seco.

​Heat moves from warmer areas to cooler areas.

​

​Heat will continue to flow from warm to cold until the temperature is the same throughout.

​

​El calor seguirá fluyendo de tibio a frío hasta que la temperatura sea la misma en todas partes.

​

​The coffee will continue to heat the spoon until they are the same temperature.

​

​El café seguirá calentando la cuchara hasta que estén a la misma temperatura.

Multiple Choice

As an object warms up, it particles will move

A medida que un objeto se calienta, las partículas se moverán.

• Faster

  Más rápido

• Slower

  Mas lento

Multiple Choice

Heat moves from

El calor se mueve de

• Warm to cold

  Caliente a frio

• Cold to warm

  Frío a calentar

Multiple Choice

How will the heat energy move?

¿Cómo se moverá la energía térmica?

• Ice to counter

  Hielo para contrarrestar

• Ice to air

  Hielo al aire

• counter and air to the ice

  contador y aire al hielo

​Heat Transfer

​3 types

​Conduction

​Heat transfer by touching

​

​Transferencia de calor al tocar

​Convection

​heat moves through currents in air and water

​

​Warm liquids or gases rise

​Cool liquids or gases sink

​Suben líquidos o gases calientes

Los líquidos o gases fríos se hunden

​Radiation

​Heat transfer through infrared waves

​

​Transferencia de calor a través de ondas infrarrojas.

​Radiation does not need matter to transfer heat

​Heat radiates from the sun

​

​La radiación no necesita materia para transferir calor.

El calor irradia el sol

Multiple Choice

What type of heat transfer?

¿Qué tipo de transferencia de calor?

• Conduction

• Convection

• Radiation

Multiple Choice

What type of heat transfer?

¿Qué tipo de transferencia de calor?

• Conduction

• Convection

• Radiation

Multiple Choice

What type of heat transfer?

¿Qué tipo de transferencia de calor?

• Conduction

• Convection

• Radiation

Multiple Choice

What type of heat transfer?

¿Qué tipo de transferencia de calor?

• Conduction

• Convection

• Radiation

• Convection and Radiation

Multiple Choice

What type of heat transfer?

¿Qué tipo de transferencia de calor?

• Conduction

• Convection

• Radiation

• Convection and Radiation

​Conductors

​Allow energy to pass

​Deja que la energía pase

Insulators

Slow energy transfer

​Transferencia de energía lenta

​Conductors

Metals

​Insulators

​wood

​plastic

​

Multiple Choice

Conductor or Insulator?

¿Conductor o aislante?

• Conductor

• Insulator

Multiple Choice

Conductor or Insulator?

¿Conductor o aislante?

• Conductor

• Insulator

Multiple Choice

Conductor or Insulator?

¿Conductor o aislante?

• Conductor

• Insulator

Multiple Choice

Conductor or Insulator?

¿Conductor o aislante?

• Conductor

• Insulator

Multiple Choice

Conductor or Insulator?

• Conductor

• Insulator

​Making a thermos

Reducing the flow of heat the flow of heat

​

​Reduciendo el flujo de calor el flujo de calor

​Materials for your thermos

​Large Styrofoam cup

​Small Styrofoam cup

​Lid

​Cotton balls

​Aluminum foil

​Masking tape

​Examples

​Thermos

​Keeps cold things cold

​Keeps hot things hot

​

​​Mantiene las cosas frías

​Mantiene las cosas calientes

​In a thermos

​We want very little change in heat or very little heat flow through the thermos

​Queremos muy poco cambio en el calor o muy poco flujo de calor a través del termo.

​

​Measuring Heat Flow

​1. Measure the mass of an ice cube.

​2. Place it on a surface or in a container for 10 min.

​3 Measure the mass of the ice cube again.

​4. Mass before - Mass after = Change in mass

​

Medición del flujo de calor

1. Mide la masa de un cubo de hielo.

2. Colócala sobre una superficie o en un recipiente durante 10 min.

3 Mide la masa del cubo de hielo nuevamente.

4. Masa antes - Masa después = Cambio de masa

​

loss of mass

​If the ice loses very little mass in 10 minutes then there is very little change in heat

​

​If the ice loses a lot of mass in 10 min then there is a large change in heat.

pérdida de masa

Si el hielo pierde muy poca masa en 10 minutos, entonces hay muy poco cambio de calor.

​

Si el hielo pierde mucha masa en 10 minutos, entonces hay un gran cambio de calor.

Multiple Choice

What does a thermos do?

¿Qué hace un termo?

• Keep things hot only

  Mantenga las cosas calientes solamente

• Keeps this cold only

  Mantiene este frío solamente

• Keeps hot things hot and cold things cold

  Mantiene las cosas calientes calientes y las cosas frías frías

Multiple Choice

An 20.0 g ice cube is placed on the counter for 10 min. After 10 min, the ice cube has a mass of 15 g. How much mass did the ice cube lose?

Un cubo de hielo de 20,0 g se coloca sobre la encimera durante 10 min. Después de 10 min, el cubo de hielo tiene una masa de 15 g. ¿Cuánta masa perdió el cubo de hielo?

• 5 g

• 10 min

• 15 g

Multiple Choice

If an ice cube loses 10 g in 10 min., what is the rate of mass loss of the ice?

Si un cubo de hielo pierde 10 g en 10 minutos, ¿cuál es la tasa de pérdida de masa del hielo?

• 1 g/min

• 10 g/min

• 100 g/min

Multiple Choice

If an ice cube loses 5 g in 10 min., what is the rate of heat gain of the ice?

• .5 g/min

• 5 g/min

• 50 g/min

​The lower the bar the lower the heat loss.

​Lower is better!

​Cuanto más baja sea la barra, menor será la pérdida de calor.

¡Más bajo es mejor!

The ice touching the Styrofoam melted the least. Therefore it is best to have the ice cube touching Styrofoam.

​El hielo que tocaba la espuma de poliestireno se derritió menos. Por lo tanto, es mejor que el cubo de hielo toque la espuma de poliestireno.

​

​Lids reduce heat loss due to convection.

​

​Las tapas reducen la pérdida de calor por convección.

​

Having a lid on the thermos greatly reduces heat loss due to convection through the top of the thermos.​

​Tener una tapa en el termo reduce en gran medida la pérdida de calor debido a la convección a través de la parte superior del termo.

​

Placing cotton balls between the cups reduced heat transfer as well.

​Colocar bolas de algodón entre las copas también redujo la transferencia de calor.

​

​Using cotton balls between cups can reduce convection.

​El uso de bolas de algodón entre tazas puede reducir la convección.

​

​Surrounding the thermos with aluminum foil reduced heat transfer by radiation.

​​Rodeando el termo con papel de aluminio se redujo la transferencia de calor por radiación.

​

​Wrapping your thermos in aluminum foil reduces heat transfer by radiation

​​Rodeando el termo con papel de aluminio se redujo la transferencia de calor por radiación.

Multiple Choice

On the inside of your thermos, the ice should be touching

En el interior de su termo, el hielo debe estar tocando

• Styrofoam

• Cotton Balls

• Aluminum Foil

Multiple Choice

Cotton balls can prevent heat transfer by

Las bolas de algodón pueden prevenir la transferencia de calor al

• Conduction

• Convection

• Radiation

Multiple Choice

Wrapping the thermos in aluminum foil will reduce heat transfer by

Envolver el termo en papel de aluminio reducirá la transferencia de calor en

• Conduction

• Convection

• Radiation

Multiple Choice

A lid can prevent heat loss by

Una tapa puede evitar la pérdida de calor al

• Conduction

• Convection

• Radiation

​

​Can your homemade thermos work better than a commercial thermos?

​¿Tu termo casero puede funcionar mejor que un termo comercial?