Efectos del calor y aplicaciones cotidianas

Entre los raíles de la vía del tren se dejan unos pequeños huecos cada cierta distancia, y lo mismo ocurre entre los tramos de muchos puentes, como se muestra en la figura.

¿Qué efecto del calor están previniendo esas juntas? ¿Qué podría pasar si no existieran?

Un puente de hormigón de $300\ \text{m}$ puede alargarse varios centímetros en verano.

1. a) ¿Por qué se alarga?
2. b) ¿Qué ocurriría en los extremos del puente si se construyera sin juntas de dilatación?
3. c) Las juntas, ¿estarán más abiertas o más cerradas en invierno? Razona la respuesta.

Una lámina bimetálica está formada por dos metales distintos unidos entre sí; al calentarla, uno se dilata más que el otro y la lámina se curva.

1. a) ¿Hacia qué lado se curva: hacia el metal que más se dilata o hacia el que menos? Justifícalo.
2. b) Los termostatos de las planchas y de la calefacción usan este efecto para conectar y desconectar el aparato. Explica cómo funciona la idea.

Al calentar hielo, primero se convierte en agua líquida y, si seguimos calentando, en vapor. Observa el esquema de la figura:

1. a) ¿Cómo se llaman esos dos cambios de estado?
2. b) ¿Cómo se llaman los cambios contrarios, los que ocurren al enfriar?
3. c) En cada uno de los cuatro cambios, indica si el agua absorbe o cede energía.

Tiendes la ropa mojada y, al cabo de unas horas, está seca.

1. a) ¿Qué cambio de estado ha sufrido el agua de la ropa?
2. b) ¿De dónde ha sacado la energía necesaria para ese cambio?

Cuando hace mucho calor sudamos y, al evaporarse el sudor, notamos alivio.

1. a) ¿Qué cambio de estado sufre el sudor?
2. b) Ese cambio necesita energía: ¿de dónde la toma?
3. c) Usa lo anterior para explicar por qué un ventilador nos refresca aunque no enfríe el aire.

Pones dos cubitos de hielo en un vaso de refresco que está a temperatura ambiente.

1. a) ¿Qué cambio de estado sufren los cubitos?
2. b) ¿De dónde sacan la energía necesaria para ese cambio?
3. c) Explica, con las respuestas anteriores, por qué se enfría la bebida.

Una quemadura con vapor de agua a $100\ ^\circ\text{C}$ es más grave que una quemadura con agua hirviendo a $100\ ^\circ\text{C}$.

1. a) ¿Qué cambio de estado sufre el vapor al tocar la piel?
2. b) Teniendo en cuenta que ese cambio de estado desprende energía, explica por qué el vapor quema más aunque esté a la misma temperatura que el agua hirviendo.

En la cima de un pico de $3000\ \text{m}$, donde la presión atmosférica es bastante menor que a nivel del mar, el agua hierve a unos $90\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Explica qué relación hay entre la presión y la temperatura de ebullición del agua.
2. b) ¿Por qué cuesta más cocer bien un huevo en la montaña que en la playa, aunque el agua esté hirviendo en los dos sitios?
3. c) ¿Qué pasaría si usaras una olla a presión en la montaña? Justifícalo.

Un termo mantiene el café caliente durante horas, pero también sirve para llevar agua fría en verano. Explica qué hace el termo con el calor en cada caso: ¿calienta, enfría o impide que el calor pase?

Un termo está formado por un recipiente de doble pared con vacío entre ellas, superficies plateadas y un tapón hermético, como se muestra en la figura.

Explica qué mecanismo de transmisión del calor bloquea cada una de esas tres características.

Una vivienda tiene ventanas de doble cristal, persianas exteriores y cortinas gruesas.

1. a) Explica qué aporta cada uno de los tres elementos para frenar las pérdidas de calor en invierno.
2. b) En verano, ¿qué combinación de persianas y cortinas usarías de día y de noche para mantener la casa fresca? Justifica tus decisiones pensando en los tres mecanismos de transmisión del calor.

Olvidas en el congelador una botella de vidrio completamente llena de agua y bien cerrada y, al día siguiente, está rota.

1. a) El agua es una sustancia anómala: al congelarse se dilata en lugar de contraerse. Explica, con ese dato, por qué se rompió la botella.
2. b) Predice qué pasaría si la botella fuera de plástico blando y no estuviera llena del todo. Razona la respuesta.

Un globo aerostático sube cuando un quemador calienta el aire de su interior, como se muestra en la figura.

1. a) Al calentarse, ¿el aire se dilata o se contrae?
2. b) ¿Cómo cambia su densidad respecto al aire de fuera?
3. c) Explica por qué sube el globo y qué debe hacer el piloto para descender, relacionándolo todo con los efectos del calor.