Combatir el frío en invierno nos hace llevar capas de ropa y usar tejidos, como la lana, que hacen que nuestro cuerpo no pierda calor y consigamos mantener un aislamiento térmico frente a las bajas temperaturas que hay fuera. Sin embargo, quizá nunca te has preguntado por qué usamos estos tejidos y no otros hechos de materiales diferentes. El calor es una forma de energía que puede transferirse de un objeto a otro. Pongamos el ejemplo de una taza de leche caliente. Una vez que la dejas sobre la mesa, con el tiempo comienza a enfriarse sola, sin que tú hagas nada. Esto se debe a la transferencia de calor. Cuando dos objetos tienen diferentes temperaturas (por ejemplo, una taza de leche y el aire a su alrededor), el calor fluye de uno a otro pasando del elemento que está más caliente (el líquido) al que está más frío (el aire). Este flujo continúa hasta que ambos alcanzan la misma temperatura, momento en el cual la transferencia de calor se detiene. Para conservar el calor, utilizamos termos, diseñados con una estructura que minimiza esta transferencia. Tanto en este ejemplo, como en otros muchos (las paredes y techos de tu casa para que el calor se mantenga en invierno y no entre en verano, las neveras que llevas de pícnic o la ropa que te abriga) se utilizan materiales que consiguen un aislamiento térmico. Con esto se crea una barrera entre el objeto caliente y el frío que reduce la transferencia de calor. Dependiendo del material de la barrera, el resultado será más o menos efectivo. En esta actividad, probarás qué materiales son buenos o malos aislantes con la ayuda de un vaso de agua caliente.

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Materiales

• 5 tarros de cristal con tapa
• Tijeras
• Cinta adhesiva
• Gomas elásticas
• Papel de aluminio
• Plástico de burbujas
• 1 tira de una prenda de lana del ancho de los botes
• Papel kraft
• Agua caliente
• Termómetro
• Refrigerador
• Reloj

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Pasos

1. Corta un trozo de papel de aluminio, de plástico de burbujas y de papel. Cada trozo debe ser lo suficientemente grande como para envolver tres veces uno de los tarros de vidrio.
2. Fija el material al tarro con cinta adhesiva, asegurándote de que quede bien ajustado para que el experimento sea preciso y los resultados medibles con todos los materiales.
3. Repite la operación usando el plástico de burbujas.
4. Usa el tercer bote para envolverlo, recuerda dar tres vueltas, en papel kraft.
5. El siguiente paso será hacer la misma operación, pero con un pedazo de lana. Asegúrate de que no se despegue del tarro usando unas gomas elásticas que lo dejen bien adherido.
6. El último frasco será el de control. Este no debe tener ninguna envoltura.
7. Llena cada tarro con la misma cantidad de agua. Usa el microondas para calentar el agua durante el mismo tiempo, luego remueve con una cuchara.
8. Mide la temperatura del agua en cada tarro con el termómetro y anótalo.
9. Ciérralos con las tapas.
10. Abre la nevera y mete los cinco frascos en la misma repisa. Cierra y espera entre 10 y 20 minutos.
11. Saca los tarros, mide la temperatura de nuevo y anota los resultados para ver qué material fue más efectivo.

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Explicación

Dentro del refrigerador, la temperatura es baja (alrededor de 5 ºC), mientras que el agua está inicialmente caliente. La transferencia térmica funciona desde los objetos calientes hacia los fríos, haciendo que el aire alrededor del tarro caliente se caliente también. Este aire es reemplazado por aire frío, creando un flujo continuo de calor. Además, la conducción térmica también influye. Aunque todos los tarros son de vidrio, cada uno está envuelto en diferentes materiales. Notarás que el tarro sin envoltura pierde más calor, lo que demuestra que el aislamiento reduce la transferencia de calor. Pero no todos los materiales conservan la temperatura del mismo modo. Habrás notado que los frascos envueltos en burbujas y lana son los que mejor han soportado el frío, mientras que el papel y el aluminio son menos efectivos. Esto se debe a que en los dos primeros casos hemos usado materiales que tienen muchas bolsas de aire en su composición. El aire produce un aislamiento térmico, aunque puede transmitir calor a través de la convección. Sin embargo, si las bolsas de aire dentro del material aislante están separadas entre sí, el flujo de calor de una bolsa de aire a otra no circula con facilidad. Esas bolsas de aire no están presentes en el papel ni el aluminio.

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