Efectes de la calor i aplicacions quotidianes

Entre els carrils de la via del tren es deixen uns petits buits cada certa distància, i el mateix passa entre els trams de molts ponts, com es mostra a la figura.

Quin efecte de la calor estan prevenint aquestes juntes? Què podria passar si no existissin?

Un pont de formigó de $300\ \text{m}$ es pot allargar diversos centímetres a l'estiu.

1. a) Per què s'allarga?
2. b) Què passaria als extrems del pont si es construís sense juntes de dilatació?
3. c) Les juntes, estaran més obertes o més tancades a l'hivern? Raona la resposta.

Una làmina bimetàl·lica està formada per dos metalls diferents units entre si; en escalfar-la, un es dilata més que l'altre i la làmina es corba.

1. a) Cap a quin costat es corba: cap al metall que més es dilata o cap al que menys? Justifica-ho.
2. b) Els termòstats de les planxes i de la calefacció utilitzen aquest efecte per connectar i desconnectar l'aparell. Explica com funciona la idea.

En escalfar gel, primer es converteix en aigua líquida i, si continuem escalfant, en vapor. Observa l'esquema de la figura:

1. a) Com es diuen aquests dos canvis d'estat?
2. b) Com es diuen els canvis contraris, els que tenen lloc en refredar?
3. c) En cadascun dels quatre canvis, indica si l'aigua absorbeix o cedeix energia.

Estens la roba mullada i, al cap d'unes hores, està eixuta.

1. a) Quin canvi d'estat ha experimentat l'aigua de la roba?
2. b) D'on ha tret l'energia necessària per a aquest canvi?

Quan fa molta calor suem i, en evaporar-se la suor, notem alleujament.

1. a) Quin canvi d'estat experimenta la suor?
2. b) Aquest canvi necessita energia: d'on la pren?
3. c) Utilitza l'anterior per explicar per què un ventilador ens refresca encara que no refredi l'aire.

Poses dos glaçons de gel en un got de refresc que està a temperatura ambient.

1. a) Quin canvi d'estat experimenten els glaçons?
2. b) D'on treuen l'energia necessària per a aquest canvi?
3. c) Explica, amb les respostes anteriors, per què es refreda la beguda.

Una cremada amb vapor d'aigua a $100\ ^\circ\text{C}$ és més greu que una cremada amb aigua bullint a $100\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Quin canvi d'estat experimenta el vapor en tocar la pell?
2. b) Tenint en compte que aquest canvi d'estat desprèn energia, explica per què el vapor crema més encara que estigui a la mateixa temperatura que l'aigua bullint.

Al cim d'un pic de $3000\ \text{m}$, on la pressió atmosfèrica és bastant menor que a nivell del mar, l'aigua bull a uns $90\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Explica quina relació hi ha entre la pressió i la temperatura d'ebullició de l'aigua.
2. b) Per què costa més coure bé un ou a la muntanya que a la platja, encara que l'aigua estigui bullint a tots dos llocs?
3. c) Què passaria si utilitzessis una olla de pressió a la muntanya? Justifica-ho.

Un termos manté el cafè calent durant hores, però també serveix per portar aigua freda a l'estiu. Explica què fa el termos amb la calor en cada cas: escalfa, refreda o impedeix que la calor passi?

Un termos està format per un recipient de doble paret amb buit entremig, superfícies platejades i un tap hermètic, com es mostra a la figura.

Explica quin mecanisme de transmissió de la calor bloqueja cadascuna d'aquestes tres característiques.

Un habitatge té finestres de doble vidre, persianes exteriors i cortines gruixudes.

1. a) Explica què aporta cadascun dels tres elements per frenar les pèrdues de calor a l'hivern.
2. b) A l'estiu, quina combinació de persianes i cortines utilitzaries de dia i de nit per mantenir la casa fresca? Justifica les teves decisions pensant en els tres mecanismes de transmissió de la calor.

Oblides al congelador una ampolla de vidre completament plena d'aigua i ben tancada i, l'endemà, està trencada.

1. a) L'aigua és una substància anòmala: en congelar-se es dilata en lloc de contraure's. Explica, amb aquesta dada, per què es va trencar l'ampolla.
2. b) Prediu què passaria si l'ampolla fos de plàstic tou i no estigués plena del tot. Raona la resposta.

Un globus aerostàtic puja quan un cremador escalfa l'aire del seu interior, com es mostra a la figura.

1. a) En escalfar-se, l'aire es dilata o es contrau?
2. b) Com canvia la seva densitat respecte a l'aire de fora?
3. c) Explica per què puja el globus i què ha de fer el pilot per descendir, relacionant-ho tot amb els efectes de la calor.