Dos términos que se confunden “Calor” y “Temperatura”

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12_temperatura_muerte_calor_quo_179_ampliacionIDEAS CIENTÍFICAS EN LA INFANCIA Y LA ADOLESCENCIA

 

Calor y Temperatura 

En la enseñanza básica y media superior es tratado el tema de calor y temperatura generalmente sin que el niño construya un aprendizaje significativo debido a que estos conceptos se forman desde edades muy tempranas de manera incorrecta y en la escuela resulta verdaderamente difícil poder cambiar esa concepción con la que ya vienen los niños.

Los niños tienen un concepto común de calor referido a una sustancia contenida en un cuerpo que tiene la capacidad de calentarlo, que puede transferirse a otro cuerpo y que puede también viajar de un lugar a otro en el mismo cuerpo. Temperatura es un concepto que utilizan comúnmente pero que relacionan con las sensaciones que producen los objetos al tocarlos.

Es importante que los alumnos cambien sus paradigmas y sean capaces de diferenciar entre calor y temperatura, a los cuales consideran conceptos equivalentes, y aprendan significativamente que el calor es un proceso de transmisión de energía entre sistemas que generalmente se debe a una diferencia de temperaturas entre ellos, así como que la temperatura esta relacionada con la energía cinética de las partículas de un sistema y refleja el estado de agitación o movimiento de estas.

Ideas de los alumnos acerca del concepto calor

Conforme crecen, los niños van construyendo un concepto de calor asociado a “caliente y frío”, consideran que hay calor cuando algo esta caliente y que no hay calor cuando algo esta frío. Ellos piensan que el calor es un tipo de sustancia (materia) contenida en un cuerpo y lo asocian con los seres vivos (contienen calor), las fuentes (el sol, el fuego) o a sus efectos (el calor hace que se fundan las cosas). Incluso después de la enseñanza los alumnos tienden a asociar al calor con su concepto construido durante su vida. También tienen nociones de la transferencia de calor pero sin saber cómo es que se lleva a cabo.

Los niños tienen una noción intuitiva de transferencia de calor desde edades muy tempranas (2 años incluso) debido a las sensaciones que se producen al tocar fuentes de calor, pero es más adelante que empiezan a identificar el movimiento de ese calor desde la fuente hasta el objeto afectado. Cuando se les pide que expliquen como se da esa transferencia de calor, los niños pueden dar diferentes ideas recurriendo frecuentemente al concepto de calor como sustancia y dándole a este características como el movimiento propio por medio de rayos o vapores; en otros casos piensan que el calor no se transfiere por fuerza propia sino por algún agente externo como el aire.

Respecto a la conducción, los niños comprenden que un cuerpo caliente calentará a otro más frío cuando se pongan en contacto directo, pero lo hacen considerando que esto se debe a que los materiales son capaces de atraer o no al calor y de almacenarlo o no almacenarlo, como en los metales y la madera. En este sentido, las sensaciones producidas al tacto no son atribuidas a la transferencia de calor, sino a las propiedades inherentes de los materiales.

Respecto a la convección también tienen generalmente una concepción intuitiva, pues consideran que el calor es como humo que se va y mueve por todas partes o que viaja a través de rayos (agua hirviendo).

Es notable que los niños entienden que existe la transferencia de calor sin que lleguen a comprender cómo es que se produce y se lleva a cabo, recurriendo generalmente a la idea de calor como sustancia para intentar explicarlo.

Ideas de los alumnos acerca del concepto temperatura

Los niños conocen y emplean el término temperatura y saben medirla utilizando el termómetro, sin embargo tienden a determinarla de una manera cualitativa más que cuantitativa y resulta muy complicado que puedan hacer juicios de la temperatura de un objeto en base al medio ambiente que lo rodea.

Los cambios de temperatura son relacionados por los niños desde dos perspectivas. La primera referida a la concepción de temperatura como una propiedad intensiva, puesto que los niños asocian a la temperatura de un objeto con su tamaño. La segunda perspectiva es desde los cambios de fase, los niños piensan que en un cambio de fase el termómetro no muestra cambios de temperatura porque no sirve, sin embargo esta idea puede ser cambiada muy fácilmente después de la enseñanza, aunque los alumnos no llegan a comprender que es lo que ocurre molecularmente.

Desarrollo de las ideas mediante el aprendizaje

Los alumnos empiezan a aprender aspectos de la estabilidad de la temperatura de forma visual, generalmente en los cambios de fase midiendo la temperatura de las sustancias. Antes y durante la enseñanza los alumnos asocian la ebullición con la presencia de burbujas en agua hirviendo, sin considerar la temperatura; por otro lado la fusión es menos familiar para ellos y piensan que la fusión en simplemente una propiedad de algunas sustancias. Después de la enseñanza los alumnos muestran un avance, principalmente en cuanto a la ebullición del agua, pero siguen sin estar concientes del equilibrio térmico puesto que les cuesta mucho trabajo concebir que los objetos de una habitación se encuentran a la misma temperatura sin importar el material del que estén hechos, incluso después de habérselos demostrado midiendo la temperatura.

Respecto al calor, antes de la enseñanza los alumnos asocian el aislamiento térmico o la conducción con la capacidad de conservar mejor o peor el calor o el frío y también con la naturaleza caliente o fría del material (el hierro es frío, el algodón es caliente) o a la rapidez con la que se calientan o enfrían. Después de la enseñanza el alumno puede cambiar su concepción o explicación respecto a los fenómenos de transferencia de calor en forma nula o poco significativa; o bien mostrar un desarrollo notable aunque aun con dificultades significativas. El aprendizaje de que un conductor se calienta o enfría más rápido es un avance importante pero no es suficiente, los alumnos suelen confundirse (un conductor adopta rápidamente la temperatura de lo que contiene y la mantiene por más tiempo).

 

Aspectos de una enseñanza adecuada

La enseñanza de este tema es realmente complicado y se considera que una enseñanza adecuada debe cumplir con:

  • Experimentos de calentamiento y enfriamiento que permita ver lo que ocurre con las sustancias y medir su temperatura y la de sus alrededores y de la fuente de calor o frío.
  • Actividades de cambio de estado físico, tomando las temperaturas
  • Comentarios, pruebas y explicaciones que ayuden a generalizar la aplicación de los conocimientos.

Profesor de la Facultad de Ciencias Químicas de la BUAP, interesado en la didáctica de la Química y la divulgación de la ciencia a través de ejemplos cotidianos y de textos de ficción. Delegado de la Olimpiada Nacional de Química donde busca captar talentos que se interesen por el estudio de la química.

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