¿Qué es el calor REALMENTE? Con Cinthia Reyes 🌞
JAVIER ¡Todos hemos experimentado el calor! Especialmente
en esos días de sol en los que el ventilador no funciona… el sentido del tacto nos ayuda
a estimar la temperatura y nos avisa si una superficie está caliente y debemos alejarnos…
pero
Realmente ¿Qué es el calor?
Para responder esa y otras preguntas, hoy nos acompaña la profesora de transferencia
de calor para ingenieros químicos y edutuber Cinthia Reyes.¡Hola, Cinthia! ¿nos puedes
ayudar a comprender este tema?
CINTHIA ¡Hola Javier! Espero que sí… Empecemos
por el concepto de temperatura. Como sabemos, la materia está formada por
moléculas y las moléculas por átomos que se agrupan y acomodan por medio de enlaces
o fuerzas de atracción molecular. Estos átomos están en movimiento constante. Tomemos el
caso del agua: Cuando está a una temperatura muy baja podemos
ver que los átomos se mueven muy poco y sus enlaces son rígidos. El agua se encuentra
en estado sólido. Cuando aumentamos la temperatura, podemos
ver que los átomos se mueven más y no hay enlaces entre todas las moléculas, hay atracción
entre moléculas por su polaridad, porque el oxígeno atrae más los electrones que
los hidrógenos: entonces la molécula tiene carga negativa por un lado y positiva del
otro… esto sería un líquido adeherente o en otras palabras, tenemos “agua que moja”.
Cuando aumentamos aún más la temperatura, podemos ver que los átomos se mueven mucho
más y sólo vemos que de repente chocan unas moléculas con otras. Entonces tenemos un
gas.
JAVIER Entonces la temperatura es una medida del
movimiento de las moléculas en un cuerpo. La energía de este movimiento se llama “energía
cinética”. Si pones un material con mayor energía cinética en contacto con otro con
menor energía cinética, tenderá a “contagiarle” esta energía o movimiento… y ambos llegarán
a un equilibrio de temperatura.
CINTHIA Y en este fenómeno es donde aparece EL CALOR…
el calor es el “fenómeno” de transferencia de energía que ocurre cuando un material
con mayor temperatura “contagia” o “comparte” su energía cinética molecular a otro con
menor temperatura. La energía siempre fluye de mayor a menor concentración hasta alcanzar
un equilibrio. Por eso los estudiantes de ingeniería después
de llevar la clase de termodinámica andan muy creídos regañando a todo el mundo diciendo
cosas como “el frío no se escapa del refri, lo que pasa es que ingresa un flujo de calor”...
y sí, yo también fui esa estudiante de ingeniería alguna vez….
JAVIER Después de definir la escala de temperatura,
se inventó una manera de medir el calor: la caloría: es la energía que se necesita
para que un gramo de agua pase de 14.5 a 15.5 grados Celsius. Si la palabra “caloría”
te recuerda al nutriólogo, es porque también se cuenta en calorías la cantidad de energía
que nos aportan los alimentos. ¡Psst! Un secreto: todas las tablas de nutrición de
comida tienen un error: dicen calorías cuando en realidad lo que se mide son kilocalorías.
CINTHIA: Y si estás pensando que una manera de bajar
de peso es transfiriéndole calor a los helados con la lengua, lamentamos decepcionarte…
100 gramos de helado de chocolate estándar es una ingesta de alrededor de 200….. kilocalorías…
¡o sea 200 mil calorías!
JAVIER: Oye Cinthia y ¿por qué sudamos?
CINTHIA: ¿Así como yo ahorita que estamos platicando?
Pues es el canal de curiosamente!! Qué nervios.. cuando imparto clase y digo una tontería
porque se me traba la lengua solo me escuchan al mismo tiempo unos 40 estudiantes...
JAVIER: Eh... No me refería a por qué estás sudando ahorita… sino cuando hace calor…
CINTHIA: Aaahhh… eeesoooo… menos mal que no acabo
de decir una tontería como las que temía, ¿verdad? Eh, bueno….. sí, eso también
lo puedo explicar… mira... El paso entre las distintas fases de la materia:
sólido, líquido y gas, implica un cambio en las estructuras o acomodo de las moléculas
que requiere MUCHA energía… volviendo al agua, a baja temperatura podemos ver que tiene
arreglos cristalinos, se requiere mucha energía para que estos arreglos se rompan y entonces
tengamos agua líquida con moléculas con mucha cohesión entre ellas. Una vez más,
al pasar de líquido a gas se requiere mucha energía para que las moléculas fluyan libremente.
JAVIER: En el agua, para pasar de 1 gramo de agua
congelada a 1 gramo de agua líquida a cero grados celsius se requieren 79.9 calorías.
Y para pasar 1 gramo agua líquida a 100 grados celsius a gas se requieren 540 calorías.
CINTHIA: Así que la evolución nos dotó con un mecanismo
de sudoración: cada gotita de sudor, para evaporarse, extrae energía de nuestra piel
y baja nuestra temperatura corporal. Así es como evitamos diariamente que se nos queme
el cerebro.
AMBOS ¡Curiosamente!
JAVIER: ¿Quieres saber por qué los pájaros se “hinchan”
cuando hace frío, o por qué los ventiladores ayudan a refrescarnos? ¿Realmente el alcohol
ayuda a calentarnos o las bebidas frías a enfriarnos?. Te invitamos a ver el video que
es continuación de éste en el canal de Cinthia Reyes.
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VIDEO PROF. CINTHIA REYES
CINTHIA: Hola, este video es la continuación de ¿Realmente
qué es el calor? publicado a través del canal de Curiosamente donde también explicamos
por qué sudamos. En este video te platicaremos por qué el hielo quema, por qué ayuda prender
el ventilador cuando tenemos mucho calor, por qué las aves se hinchan cuando es invierno…
¿realmente nos ayuda a mantener el calor el beber alcohol? ¿nos beneficia o perjudica
beber algo caliente o frío según el clima?
INTRO
JAVIER Si viste el video de Curiosamente, ya sabes
que hay transferencia de energía o calor cuando hay dos temperaturas distintas, por
ejemplo, entre dos objetos puestos en contacto. Pero un ventilador no baja la temperatura
del aire ¿Por qué nos refresca?
CINTHIA: En realidad existen tres mecanismos de transferencia
de calor: conducción, convección y radiación. La conducción y la convección tienen que
ver con el contacto entre las moléculas. Cuando tenemos dos objetos sólidos en contacto
o cuando tenemos un solo objeto sólido con distintas temperaturas, tenemos conducción.
Lo que define qué tanto calor se transfiere es la conductividad térmica de él o los
materiales en cuestión: si son aislantes o buenos conductores de calor.
JAVIER Por eso usamos cucharas de madera y no de
metal para agitar la comida que estamos cocinando. La madera no es buen conductor y evitará
que nos quememos la mano… y por eso usamos ollas metálicas, porque los metales son buenos
conductores y transportarán rápidamente el calor del fuego al alimento que estamos
cocinando.
CINTHIA Cuando se involucra un fluido: líquido o
gas… hablamos de convección… como decíamos en el video previo, a mayor temperatura más
movimiento de las moléculas… y en los fluidos, cuando las partículas tienen más movimiento,
ocupan más volumen por lo que baja su densidad… por eso, la planta baja de una casa tiende
a ser más fresca mientras las plantas superiores tienden a ser más cálidas, porque el aire
menos denso flota mientras el aire más denso o frío, desciende…
Por lo general el gas no es tan buen conductor: las moléculas no están en contacto permanente
como ocurre con los sólidos. Sólo pueden transferir calor cuando se dan los choques
entre moléculas que es cuando están en contacto… entonces, cuando nosotros ayudamos a los fluidos
a moverse, como cuando prendemos el ventilador o usamos un abanico, estamos facilitando la
transferencia de calor al facilitar choques entre las moléculas del aire y entre las
moléculas de nuestro cuerpo y el aire.
JAVIER: Ahora hablemos de frío ¿Por qué las aves
se “hinchan” cuando hace frío?
CINTHIA: En un gas a bajas temperaturas, las moléculas
tienen pocos choques entre ellas, así que el gas “quieto” podemos decir que no ayuda
a transportar bien el calor. Cuando hace frío, las aves “ahuecan” sus plumas para hacer
pequeñas bolsas de aire quieto, y esto les ayuda a perder menos calor hacia el ambiente
frío.
JAVIER A ver, empecemos con las preguntas curiosas:
¿por qué el hielo quema al tacto, igual que tocar cosas muy calientes?
CINTHIA: Aahhh… porque lo que quema es que exista
un flujo de calor muy grande… ¡no importa en qué dirección! Entre mayor es la diferencia
de temperaturas entre dos objetos en contacto que sean buenos conductores, mayor es el flujo
de calor. Si la diferencia de temperatura es de 30 Celsius tanto con un metal como con
el hielo, tardas un poco más en quemarte la mano con el hielo porque este material
no es tan buen conductor como el metal… pero también te quema.
JAVIER: A veces, cuando hace frío, la gente bebe
licores dizque “para calentarse” ¿realmente beber alcohol nos ayuda a mantener el calor?
CINTHIA: El alcohol es una sustancia que hace que las
arterias cercanas a la piel se dilaten (por eso nos pone “colorados”). Al fluir más
sangre, la piel se calienta, estimulando a su vez las terminaciones sensibles al calor.
Eso hace que sintamos menos frío. Pero sólo es una sensación: entre más cálida esté
la piel y más frío el ambiente… más calor vamos a perder. Por eso, la realidad es que
el consumo de bebidas alcohólicas no ayuda a resistir el frío.
JAVIER ¿Y nos beneficia o perjudica beber algo caliente
o frío según el clima?
CINTHIA Hay partes en el mundo donde se acostumbra
que cuando hace mucho calor, para refrescarse la gente toma bebidas calientes. Para que
esto efectivamente “funcione” se requiere estar en condiciones en las que el sudor de
nuestra piel pueda evaporarse prácticamente por completo. Eso se lograría al mantener
la humedad del aire muy baja, con ventilador y con poca ropa. En un experimento en el que
se cuidó las condiciones para que el sudor pudiera evaporarse efectivamente, se probó
haciendo que distintas personas hicieran bicicleta fija durante 75 minutos, mientras bebían
agua a temperaturas diversas cada uno, desde casi los 0 º Celsius hasta los 50 º C. Curiosamente,
la mejor disipación de calor la tenían los sujetos que habían bebido agua a mayores
temperaturas. La explicación de esto es que aunque la bebida
caliente nos CALIENTA, esto dispara la alarma al cerebro de sudar más y la consecuencia
eventual es disipar mayor calor y refrescarse. Énfasis en el hecho de que esto sucede en
condiciones de poca humedad y si la ropa facilita la evaporación del sudor de tu piel directamente,
para que te enfríes tú y no tu ropa.
JAVIER También hay que ser cuidadosos con nuestra
hidratación… si estamos de por sí deshidratados y bebemos un líquido caliente para sudar,
nos vamos a deshidratar más rápido.
CINTHIA De manera análoga, hay experimentos que han
encontrado que en condiciones de clima frío, el tomar bebidas frías reducen la sudoración
y por lo tanto pierdes menos calor.
Muchas gracias a todo el equipo de curiosamente por esta colaboración. Recuerda ver el video
que antecede a éste en su canal y suscribirte. Así como suscribirte al mío y darle click
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Reyes
