Los efectos del calor en los materiales, Bloque 4, Tema 3, Ciencias Naturales, Cuarto Grado.

Durante el desarrollo
de este tema
reconocerás algunas
formas de generar
calor y su importancia
en la vida cotidiana.
Asimismo, describirás
algunos efectos del
calor en los materiales
y su aprovechamiento
en diversas
actividades.

Los efectos del calor

en los materiales

Generación de calor

¿Por qué cuando hace mucho frío, es común que

las personas froten sus manos?

Desde tiempos antiguos, la humanidad ha

buscado la manera de sobrevivir aprovechando

los recursos naturales para obtener alimento,

protegerse de las condiciones ambientales y

tener una vida más cómoda.

Hace aproximadamente medio millón de

años, nuestros antepasados comenzaron a usar

el fuego. Es posible que entonces lo tomaran de

incendios naturales causados por los rayos.

Herramientas primitivas

para producir fuego.

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Al paso del tiempo aprendieron a producir
fuego por fricción al frotar trozos de madera
con rapidez. En esa época, utilizaban el
fuego para protegerse de los animales,
alumbrarse y cocer sus alimentos.
Aproximadamente en el 2 500 a.C.,
utilizando el fuego, el ser humano
comenzó a extraer metales de los
minerales para elaborar armas y
utensilios.

La motocicleta de vapor con turbina funcionaba con fuego.
Fue inventada en Alemania en 1818. 

Ya en nuestra era, en el siglo xviii, el

ser humano usó por primera vez el fuego

para mover maquinaria, lo que dio origen al

periodo histórico conocido como Revolución

Industrial.

El calor genera movimiento
Comparen, clasifiquen y discutan.

Completen la siguiente tabla señalando con una (√) en cada fenómeno, si la fricción entre dos superficies representa una ventaja o desventaja.

Investiguen cómo se podría disminuir el efecto de la fricción.

Discutan y expliquen brevemente porque ocurre cada fenómeno.
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El calor genera movimiento
Experimenta y analiza.

Con tu equipo de trabajo realiza la

siguiente actividad.

Materiales:

• Hoja de papel de 15 x 15 cm

• Trozo de papel aluminio de

15 x 15 cm

• Tijeras

• 30 cm de hilo

• Vela

• Cerillos

Manos a la obra. Dibujen en la hoja un

círculo de aproximadamente 14 cm de

diámetro y recórtenlo.

Dibujen una espiral del centro del

círculo al borde, como se muestra en

la figura.

Recorten el círculo siguiendo la

línea dibujada.

Coloquen la vela sobre una mesa.

Con el hilo, amarren la espiral por

el centro y cuélguenla de tal manera

que la parte inferior quede a una

distancia aproximada de 10 cm de la

vela.

Con ayuda de un adulto, enciendan

la vela. Cuiden que el papel no se

queme. Observen qué sucede y

escríbanlo en su cuaderno.
Repitan el mismo experimento,
pero ahora con papel aluminio.
¿Qué sucede?

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El principio básico de la máquina de vapor se aplicó para mover
barcos y trenes al inicio de la Revolución Industrial.



El calor y sus efectos
El calor también sirve para
generar movimiento. Por
ejemplo, en la actividad
anterior, la llama de la vela
calienta el aire y produce una
corriente que hace girar la
espiral, por lo tanto también
es una forma de energía.
Durante la Revolución
Industrial se inventaron
distintas máquinas que
funcionaban con el vapor
producido al calentar agua.
Una de las máquinas más
representativas de esta época
es el ferrocarril movido por
vapor.


Aelopila. Dispositivo que
genera movimiento con
la fuerza del vapor.
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La ciencia y sus vínculos
En el año 75 a.C., Herón de Alejandría inventó un
dispositivo que se llenaba de agua, y al calentarlo,
el vapor salía por unas aberturas, lo que lo hacía girar.
Sin embargo, fue hasta el año 1700 cuando se le dio
una aplicación práctica al vapor. Denis Papin, físico
francés, inventó la marmita –una especie de olla
exprés– y un motor de vapor que usó para movilizar
un barco. A medida que el ser humano incrementó sus
conocimientos y mejoró la tecnología, sustituyó las
máquinas de vapor por motores que usan gasolina
y electricidad.

Denis Papin (1647-1712).
 
Barco de vapor de Jonathan Hulls, siglo xviii.
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Dilatación
El calor no sólo genera movimiento, también
produce cambios en los materiales. En el bloque
anterior aprendiste que los materiales cambian
de estado físico al aplicarles calor, y que las
propiedades de los alimentos se modifican
al cocinarlos. Otro de los efectos del calor es
la dilatación, que es el aumento de tamaño de
un material al calentarse. Por ejemplo en las
banquetas existe 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. También, gracias a la dilatación del
mercurio podemos medir la temperatura con los
termómetros.


Metal en estado líquido. El mercurio se
dilata y expande con el calor, por eso se
usa en los termómetros.
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