Calor y temperatura

En un recipiente se han vertido, primero, 2 litros de agua en estado líquido a 10 ºC; y luego 5 litros de agua hirviendo (100 ºC). Al final, la mezcla de agua tiene una temperatura de 74, 3 ºC.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?

• El agua que está a mayor temperatura transfirió calor al agua que se encuentra a 10 ºC

• El agua cuya temperatura es menor transfirió frío al agua hirviendo.

• El ambiente transfirió calor al agua cuya temperatura es de 10 ºC

• Las partículas del agua con temperatura de 10 ºC no se movieron debido a su densidad.

Uno de los fenómenos meteorológicos más peligrosos es el rayo pues es capaz de generar muerte instantáneamente. El Senamhi (Servicio nacional de meteorología e hidrología) advierte los riesgos y medidas a tomar en cuenta durante una tormenta eléctrica, ejemplo: “En campo abierto evitar usar radios o artefactos eléctricos a pilas o baterías así como herramientas metálicas”, “No estar junto al ganado especialmente si están mojados, debiendo bajarse de los caballos y alejarse de ellos; sobre todo si se observan que sus crines se erizan” No se refugie en un árbol.

¿Cómo se producen los rayos?

• Debido a la gran diferencia de potencial eléctrico, 10 000 voltios/cm, entre dos nubes cumulonimbos, se atraen por sus cargas eléctricas opuestas.

• Primero hay condensación del agua debido al aumento de la temperatura las gotitas líquidas o como cristales de hielo se asocian y forman cumulonimbos luminosas convectivas que inducen eléctricamente sólo a los metales de la tierra y se observa en las noches de lluvia.

• La gradiente vertical de temperaturas forman nubes convectivas cumulonimbos cuyas cargas eléctricas negativas de su lado inferior atraen a las cargas positivas de la tierra, estas fluyen hasta la nube por inducción, aprovechando los puntos sobresalientes y de mejor conducción eléctrica

• A y C

Juan pega chinches de metal cada 2 cm con la vela fundida en una varilla de cobre, y por un extremo calienta la varilla de cobre con la llama de una vela, luego observa cómo los chinches caen uno a uno a medida que pasa el tiempo.

¿Cuál es la hipótesis que relaciona mejor las variables?

• El calor de la vela y el tiempo influyen en la caída de los chinches.

• El tiempo y la longitud permiten la caída de los chinches.

• La masa de los chinches y la distancia de separación provocan la caída de los chinches.

• La conductividad del calor por la varilla de cobre funde la vela y caen los chinches

Cuanta más energía se mete en un sistema, más activas se ponen sus moléculas. Cuanto más rápidas se mueven las moléculas, más energía térmica o calor producen. La cantidad de calor en una sustancia está determinada por qué tan rápido se mueven sus moléculas, que a su vez depende de cuánta energía tiene el sistema.

De acuerdo con el texto, ¿Qué afirmación es correcta?

• En el agua fría, las moléculas se mueven más rápido que en el agua caliente.

• La cantidad de calor es menor en el agua fría.

• En el agua caliente hay menos energía.

• En ambas la temperatura es la misma

Las actividades humanas, como la emisión de gases de efecto invernadero y el uso de la tierra, influyeron en el desarrollo de fenómenos meteorológicos extremos en el 2014, según un informe de la Administración de Océanos y Atmósfera de EE.UU. (NOAA). Se ha demostrado que fenómenos como el de las temperaturas extremas están vinculados a los gases de efecto invernadero causados por las actividades humanas. Se sostiene la probabilidad de que los “ciclones que azotaron Hawái” se debieron, “sustancialmente”, al cambio climático “provocado por el ser humano”. Además, que la sequía en el este de África se intensifico a causa del “cambio climático” y que el “extremo calor” registrado en Corea y China estuvo influido por el cambio climático antropogénico.

Adaptado de la actividad humana influyo en el fortalecimiento de los fenómenos extremos climáticos (6 de Noviembre de 2015). Agencia EFE. Recuperado de https://goo.glvTb1lh

Del informe de la NOAA, se puede entender que:

• El cambio climático es consecuencia de la actividad contaminadora.

• El cambio climático es la causa de la actividad climatológica antropogénica

• El cambio climático es consecuencia de la actividad del ser humano

• El cambio climático es producto de la actividad cultural del ser humano.

Al tomar su desayuno, Francisco observa lo siguiente: cuando su mamá le sirve la leche caliente en una taza de aluminio, se enfría más rápido que en una taza de plástico. Plantea la hipótesis más adecuada que relacione la causa del enfriamiento de la leche.

• El aluminio se enfría más rápido que el plástico, por esa razón enfría más rápido la leche.

• La leche se enfría más rápido en la taza de aluminio porque depende del clima.

• El plástico es un material de menor costo que el aluminio.

• Si agregamos agua en la taza de aluminio, ocurre lo contrario.

El calor no solo genera movimiento, también produce cambios en los materiales. Otro de los efectos del calor es la dilatación, que es el aumento de tamaño de un material al calentarse. Por ejemplo, existe en las banquetas una pequeña ranura y en las vías del tren un espacio entre los rieles, esto evita que al dilatarse los materiales choquen y se fracturen.

¿En qué casos has notado que dejan ranuras por la propiedad de la dilatación?

• En la construcción de las piscinas.

• En la construcción de cisternas

• En la construcción de los puentes.

• En la construcción de los balones de gas

El Perú está experimentando en lo que va del 2017 un episodio leve del fenómeno El niño –FEN-, con manifestaciones de intensas lluvias especialmente en el norte del país y sequías en el sur. Entre sus efectos están los desastres debido a las inundaciones y huaycos, la reducción de clorofila en el mar por tanto del fitoplancton que genera disminución de especies marinas y aparición de especies oportunistas. No obstante el FEN también es una oportunidad para reverdecer ciertas zonas y almacenar agua a través de infraestructura hidráulica para mitigar las épocas de sequía.

¿Por qué ocurre el FEN?

• El FEN se debe al aumento de temperatura del agua del mar por la excesiva radiación ultravioleta en la zona ecuatorial al adelgazarse la capa de ozono y por contaminación del suelo y del aire en distintas partes del planeta.

• El FEN ocurre por la masiva activación de incendios forestales que a su vez incrementan la temperatura de la superficie del mar y la nubosidad generando lluvias muy intensas en el norte del Ecuador y Perú y sequías en el sur.

• El FEN ocurre porque los cambios de presión atmosférica cerca de la costa de Australia debilitan a los vientos alisios y las aguas cálidas de esa zona se desplazan hacia la costa del Perú y Ecuador incrementando la temperatura superficial del mar y del aire, se desestabiliza la tropósfera baja formándose mayor cantidad de nubes conectivas que precipitan intensamente.

• B y C.

Un grupo de estudiantes fueron a la playa y comprobaron que en el nivel del mar, el agua hierve a 100 C, y decidieron aumentar calor al agua, sin embargo la temperatura del agua ya no se incrementó. ¿Por qué?

• La temperatura del agua no aumenta porque con más calor las moléculas se movilizan más y resbalan unas sobre otras, debido a la igualdad de las fuerzas intermoleculares de cohesión y de repulsión, manteniendo constante la ebullición y la energía interna sin posibilidad de disipar la energía térmica.

• La temperatura del agua no se incrementa aunque se aumente el calor porque el agua al estar en ebullición hace burbujas que se rodean de aire el cual las mantiene a 100 C, así no se disipa energía térmica.

• La temperatura del agua no aumente porque con mayor calor las moléculas se mueven más lo que aumenta la energía interna hasta que las fuerzas intermoleculares de repulsión son mayores que las de cohesión, entonces el agua hierve y se vaporiza disipando energía térmica. La temperatura no cambia hasta que toda el agua líquida pasa a gas.

• La temperatura del agua no se incrementa porque el calor aumenta las fuerzas intermoleculares de cohesión de modo que la energía térmica queda “atrapada” uniformemente en toda la masa de agua sin poder disiparse.

El profesor de C.T.A. llena un globo con agua y lo pone encima del mechero a fuego directo. Los alumnos se sorprenden porque el globo no revienta. Plantea la hipótesis más adecuada.

• El globo se hace resistente cuando se coloca a fuego directo.

• El agua absorbe calor, por lo tanto, el látex del globo no se funde.

• El agua caliente hace más resistente el látex del globo.

• El látex del globo que utilizó el profesor tiene especial resistencia al calor.