+ que más. Ciencias Naturales 4. CABA. Libro del alumno by Edelvives Argentina

14/08/13 10:34

Proyecto didáctico y Dirección Editorial Equipo editorial Edelvives

Proyecto visual y Dirección de Arte Natalia Fernández

Autoría Ignacio Miller Laura Melchiorre

Diseño de tapa Natalia Fernández

Edición Ignacio Miller y Andrés Albornoz Corrección: Roberta Zucchello

Diseño de maqueta Natalia Fernández y Cecilia Aranda Diagramación Sabrina Segura y Cecilia Aranda Ilustración Favian Villarraga Martinez, Conrado Giusti, Nelson Castro Documentación fotográfica Mariana Jubany Preimpresión y producción gráfica María Marta Rodríguez Denis

Fotografía

Brunner, Alicia Ciencias Naturales 4 Ciudad de Buenos Aires. - 1a ed. - Buenos Aires: Edelvives, 2013. 144 p. : il. ; 27 x 22 cm. ISBN 978-987-642-226-0 1. Ciencias Naturales. 2. Enseñanza Primaria. 3. Libros de Texto. I. Título CDD 372.357

Este libro se terminó de imprimir en el mes de septiembre de 2013. Talleres Gráficos Edelvives (50012 Zaragoza) Certificado ISO 9001 Printed in Spain Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.

Foto de Tapa: © Espencer1 | Dreamstime.com Referencia: a=arriba, ab= abajo, c=centro, d=derecha, i=izquierda Página.14: Jeff Kubina/cc by-sa 2.0 (a); p.15: PHGCOM/cc by-sa 3.0 (ab-d); p.16: Ansgar Walk/ cc by-sa 3.0 (a);p.21: Benjamint444/cc by-sa 3.0 (i), Opencage/cc by-sa 3.0 (d); p.23: Bob Dimitrov/cc by-sa 2.0 (ab), Etan Tal/cc by 3.0 (a); p.30: High contrast/cc by-sa 3.0 (a); p.40: Bin in Garten/cc by-sa 3.0 (a); p.42: Serguei S. Dukachev/cc by-sa 3.0 (a-i); p.48: Parent Géry/ cc by-sa 3.0 (a); p.49: Brian Cantoni/cc by 2.0 (ab-d), Eckhard Pecher/cc by-sa 2.5 (a); p.52: chixoy/cc by-sa 3.0 (ab-i), Tulane Public Relationschixoy/cc by 2.0 (ab-d); p.54: Secl/cc bysa 3.0 (i); p.55: Effeietsanders/cc by-sa 3.0 (d); p.56: Kor!An/cc by-sa 3.0 (i); p.57: Willow/ cc by-sa 2.5 (a-i), Baudman/cc by 2.0 (ab-i), Jorge Royan/cc by-sa 3.0 (ab-d); p.58: ©Sonia Aladro Alvarez - Pica Pecosa (d); p.63:Raul654/cc by-sa 3.0 (ab-d), Olaf Leillinger/cc by-sa 2.5 (a-d); p.64: Malene Thyssen/cc by-sa 3.0 (a), Yummifruitbat/cc by-sa 2.5 (i); p.65: Albert KoK/cc by-sa 3.0 (i); p.68: Chris Schuster/cc by-sa 2.0 (c), David Iliff GFDL/ cc by-sa 3.0 (d); p.69: Alvesgaspar/cc by-sa 3.0 (a-i), Tsca/cc by-sa 3.0 (a-d); p.70. Guérin Nicolas/cc by-sa 3.0 (a-d), Avmaier/cc by 2.0(ab-d);p.71: Joe Ito/cc by-sa 2.0(a-i), Appaloosa/cc by-sa 3.0(ab-i); p.74: Gnond Pomme/cc by-2.0(i), Michael Maggs/cc by-sa 2.5(c); p.75: Muntasir du /PD (ai), Bob Blaylock/cc by-sa 3.0(a-d), Kristian Peters/cc by-sa 3.0(ab-d); p.77: Arthur Chapman/ cc by 2.0(a-c-i), Anagoria/cc by 3.0(a-c-d), Jim Clark/cc by-sa 3.0(a-d); p.80:Lampel/cc bysa 3.0;p.81: Ian Duffy/cc by-sa 2.0(i), Hannes Grobe/AWI/cc by-sa 3.0(c); p.85: Przemyslaw Malkowski/cc by-sa 3.0; p.86: ©Nathan Muchala (i), Darío Sanchez/cc by-sa 2.0 (c), Show-yyu/ cc by-sa 3.0 (d); p.88: Texnik/cc by-sa 3.0; p.95: Christian Fischer/cc by-sa 3.0 (c), Juan José Vega GFDL/ cc by-sa 3.0 (d); p.96: Cianke/cc by-sa 3.0 (c), Richard Bartz/cc by-sa 2.5 (d); p.97: www.birdphoto.com/cc by-sa 3.0; Radomil/cc by-sa 3.0 (ab-d), Tjmwatson/cc by-sa 2.0 (d); p.104: Yewenyi/cc by-sa 3.0 (a-i), Althepal /cc by-sa 2.5 (a-i), Matej atha / cc by-sa 3.0 (a-d);p.108: Alex Kerney/cc by 2.0; p.110:Schwedw66/cc by-sa 3.0 (i); p.115: Richard Drdul/cc by-sa 2.0(i); p.117 Ludramar/DP(i), ©Jan Drholec | Dreamstime.com (c); p.118: Chmee2/cc bysa 3.0 (d); p.121: Dwight Burdette/cc by-sa 3.0 (i), Willemjans/cc by-sa 3.0 (d); p.36: Accassidy/ cc by-sa 3.0 (i), Xomenca/cc by-sa 3.0 (i-c), Luis Miguel Bugallo Sanchez/cc by-sa 3.0 (c-d).

14/08/13 10:34

+ que MÁS

Ciencias naturales

C  B A

14/08/13 10:34

Así es este libro

1 Los materiales y el calor

8 9 10 11 12 12 14 14 15 15

Los materiales y sus características ¿Qué materiales se calientan más rápido? Distintas propiedades, distintos usos La transmisión del calor Buenos y malos conductores del calor ¿Qué efectos tiene el calor sobre los materiales? La dilatación y la deformación Los cambios de estado La combustión Ambiente y tecnología: Aislantes del calor en la naturaleza y en las construcciones 16 En práctica: ¿Qué materiales conducen mejor el calor? 18 Revisamos qué aprendimos 19 2 Los materiales y la electricidad

La electricidad La electrización por frotamiento Dos maneras de electrizarse Las descargas eléctricas La corriente eléctrica Buenos y malos conductores de la electricidad Los circuitos eléctricos Los componentes de un circuito simple ¿Cómo funciona una pila? ¿Cómo funciona un interruptor? La distribución de la electricidad Las medidas de seguridad en el uso de la electricidad Ambiente y tecnología: El ahorro de la energía eléctrica En práctica: ¿Qué materiales conducen mejor la electricidad? Revisamos qué aprendimos 3 Los materiales y el magnetismo

El magnetismo Imanes transitorios e imanes permanentes ¿Cómo se fabrica un imán permanente? Los imanes actúan a distancia Los polos del imán Interacciones entre imanes El magnetismo y la electricidad La brújula y el magnetismo terrestre ¿Cómo usar una brújula? La Tierra como un imán

(004-005)_Indice_Natu4º.indd 4

20 21 22 22 23 24 24 26 26 27 27 28 29 30 32 33 34 35 36 36 37 38 38 39 40 40 41

Ambiente y tecnología: Usos del magnetismo En práctica: ¿Cómo construir una brújula? Revisamos qué aprendimos 4 Las familias de materiales

¿De qué están hechas las cosas? Las propiedades de los materiales Los metales Propiedades de los metales Usos de los metales Los materiales cerámicos Propiedades de los materiales cerámicos Usos de los materiales cerámicos Los plásticos Propiedades de los plásticos Usos de los plásticos Otros tipos de materiales La madera Las fibras textiles naturales Ambiente y tecnología: Reducir, reutilizar, reciclar: la regla de las 3R En práctica: ¿Cómo comparar las propiedades de los materiales? Revisamos qué aprendimos 5 Los seres vivos y su clasificación

¿Cómo saber si algo tiene vida o no la tiene? El movimiento El crecimiento, el desarrollo y la reproducción La alimentación y la respiración La relación con el medio ¿Cómo se pueden clasificar los seres vivos? ¿Cómo clasifican los científicos a los seres vivos? Los animales Los animales invertebrados Los animales vertebrados Las plantas Las plantas no vasculares Las plantas vasculares Los hongos Los microorganismos Ambiente y tecnología: La importancia de la biodiversidad En práctica: ¿Cómo diseñar una clave para clasificar seres vivos? Revisamos qué aprendimos

42 44 45 46 47 48 50 51 51 52 53 53 54 55 55 56 56 57 58 60 61 62 63 64 64 65 65 66 67 68 68 70 72 72 73 74 75 76 78 79

6 Reproducción y desarrollo de animales y plantas

Dos maneras de reproducirse La reproducción y el desarrollo de los animales Formas de desarrollo antes del nacimiento Formas de desarrollo después del nacimiento Formas de reproducción asexual de los animales La reproducción y el desarrollo de las plantas La flor La polinización y la fecundación La formación de la semilla y del fruto La dispersión de la semilla La germinación Formas de reproducción asexual de las plantas Ambiente y tecnología: Técnicas aplicadas al aprovechamiento de animales y plantas En práctica: ¿Cómo armar una colección de semillas? Revisamos qué aprendimos 7 Sostén y movimiento de animales y plantas

Sostenerse, protegerse y moverse El sostén de los animales El sostén de los invertebrados El sostén de los vertebrados La locomoción de los animales La locomoción de los invertebrados La locomoción de los vertebrados El sostén de las plantas El movimiento de las plantas El sostén y el movimiento del ser humano La salud del esqueleto Ambiente y tecnología: Estructuras en la naturaleza y en la construcción En práctica: ¿Pueden ablandarse los huesos? Revisamos qué aprendimos 8 Las fuerzas

¿Cómo actúan las fuerzas? Los efectos de las fuerzas La deformación La rotura Movimiento, dirección, rapidez y reposo Las características de las fuerzas y su representación Aplicación de varias fuerzas Las fuerzas de contacto La fuerza de empuje La fuerza de rozamiento

80 81 82 83 84 85 86 86 86 87 88 88 89 90 92 93 94 95 96 96 97 98 98 99 100 101 102 103

Las fuerzas a distancia Las fuerzas eléctricas y magnéticas La fuerza de gravedad Las máquinas simples El plano inclinado La polea La palanca Ambiente y tecnología: Uso de las fuerzas para obtener agua En práctica: ¿Cómo actúa la fuerza de rozamiento? Revisamos qué aprendimos

120 122 123

Herramientas para trabajar en ciencias Realizar observaciones durante una experiencia Registrar lo observado Formular anticipaciones Verificar las anticipaciones Hacer preguntas al texto Subrayar las ideas principales de un texto Resumir la información en cuadros Armar colecciones Organizar colecciones Relacionar texto e imagen Interpretar imágenes Comunicar la realización de una experiencia Repasar lo aprendido

124 126 127 128 129 130 132 134 136 137 138 139 140 142

104 106 107 108 109 110 110 110 111 112 113 114 114 115

116 116 117 118 118 119 119

7/17/13 11:00 AM

Así es este libro Al comienzo de cada capítulo encontrarán algunas actividades para que ustedes comprueben lo que saben acerca del tema que van a estudiar. En las páginas que siguen, se desarrolla el tema del capítulo a través de textos e imágenes.

Las actividades les ayudarán a revisar lo que estudiaron en las páginas de desarrollo.

Ambiente y tecnología En cada capítulo se incluyen dos páginas que relacionan el tema del capítulo con algunos desarrollos tecnológicos y diversos aspectos del ambiente y su conservación.

(006-007)_asi se usa.indd 6

Aquí encontrarán experiencias y otras actividades prácticas para aplicar lo que aprendieron a lo largo del capítulo.

Al final de cada capítulo, una serie de actividades les servirán para repasar los conceptos explicados.

Al pie de la página hay una indicación que conecta el capítulo con una página de la sección Herramientas para trabajar en ciencias.

Herramientas para trabajar en ciencias En esta sección podrán profundizar en algunos de los procedimientos que se utilizan en el trabajo científico y entrenar algunas estrategias para estudiar.

14/08/13 10:38

Los materiales y el calor

Empecemos por acá • Los objetos están hechos de uno o más ma- • Imaginen que están en un lugar donde hace teriales, como los metales, la madera, el cormucho, mucho frío, y no tienen ni colchones cho y la goma. Los materiales se comportan ni mantas. Subrayen con cuáles de los siguiende diversas maneras cuando reciben calor: altes objetos, realizados con distintos materiagunos se calientan muy rápido y otros, más les, podrían improvisar una bolsa de dormir. lentamente. Luego, conversen entre todos acerca de por qué eligieron esos materiales. − ¿De qué materiales están hechos los objetos papel de diario • tela de plástico • piolín que se ven en la fotografía? • cajas de cartón • tablones de madera − ¿Cuáles les parece que se calientan más rá• papel de aluminio • plancha de corcho pido? • plancha de telgopor − ¿Cuáles tardan más en calentarse?

(008-019)_U1_Natu4.indd 8

Los materiales y sus características Todos los días utilizamos una gran variedad de objetos: mesas, vasos, cubiertos, cuadernos, zapatillas... Cada uno de esos objetos está formado por uno o varios materiales. Por ejemplo, la mayor parte de las cucharas son de acero; un vaso suele estar hecho de vidrio (aunque también hay vasos de plástico); y muchas zapatillas están hechas de tela de lona, además de contar con una suela de goma. El acero, el vidrio, los plásticos, la lona y la goma son solo algunos de los muchos materiales que existen. Cada material se distingue de otro por ciertas características o propiedades. Algunas de estas propiedades las podemos comprobar directamente viendo los materiales o tocándolos. Por ejemplo, si observamos el vidrio y la madera, notamos a simple vista que el vidrio es transparente y la madera, en cambio, es opaca. Si tocamos esos materiales, nos damos cuenta de que el vidrio es liso y la madera es rugosa (siempre y cuando, desde ya, no esté lustrada). Otras propiedades de los materiales no son tan fáciles de reconocer como las anteriores. Por eso, para determinarlas hay que observar más atentamente los materiales y, muchas veces, hacer algún tipo de experimento. Por ejemplo, para saber qué tan resistente es un material, hay que ejercer alguna fuerza sobre él. Así, puede notarse que algunos materiales, como el vidrio, se rompen mucho más fácilmente que otros, como el hierro. También es posible conocer algunas características de los materiales si se los calienta. Al hacerlo, podrá notarse, por ejemplo, que algunos se calientan mucho y otros, en cambio, se calientan muy poco.

cerámica

metal

goma lona Los objetos pueden estar formados por uno o más materiales.

Los materiales que se rompen con facilidad, como el vidrio, son frágiles. Los que, en cambio, pueden resistir golpes fuertes sin romperse, como el acero, son tenaces.

14/08/13 10:47

¿Qué materiales se calientan más rápido?

En un día de calor, el toldo de la fotografía de arriba se calentará menos que el de la fotografía de abajo, ya que el primero está fabricado con lona y el segundo, con metal.

En un día muy soleado, la carrocería de un automóvil puede llegar a estar tan caliente que, si la tocamos, sentimos que nos quema la piel. En cambio, un banco de la plaza de madera o de cemento, al ser tocado ese mismo día, no se siente tan caliente. ¿A qué se debe esto? Lo que sucede es que los metales, como los que se utilizan para fabricar la carrocería de los automóviles, se calientan mucho más rápidamente que otros materiales, como el cemento o la madera. Por este motivo, las casas con techo de chapa resultan más calurosas en los días de verano que las que tienen techo de cemento. En cambio, en los días frescos de invierno, si tocamos un objeto de metal, lo sentimos más frío que uno de madera. Si observamos a nuestro alrededor y verificamos qué materiales se calientan más rápidamente en los días calurosos o se sienten más fríos en los días frescos, llegaremos a la conclusión de que prácticamente todos ellos son metales. Algunos metales tienen nombres que nos resultan familiares porque son muy usados o muy valorados. Entre los metales más usados en la vida de todos los días, se encuentran el hierro, el aluminio, el cobre y el cinc; entre los más valorados, están el oro, la plata y el platino. Sin embargo, existen otros metales que se usan en la industria para fines más específicos, cuyo nombre tal vez no nos resulte tan familiar, como el titanio, el tungsteno y el vanadio. Entre los materiales que se calientan menos en los días calurosos y se enfrían menos en los días fríos, además de la madera y el cemento, se encuentran los plásticos, el vidrio, la porcelana, el papel y la lana.

En una carrocería de metal, el calor se transmite rápidamente a través de todo el metal.

(008-019)_U1_Natu4.indd 10

En un banco de madera, en cambio, el calor se transmite mucho más lentamente y de manera desigual a lo largo de toda la madera.

Distintas propiedades, distintos usos Como se mencionó en las páginas anteriores, los materiales tienen diversas propiedades relacionadas con el calor. Esto hace que algunos sean más adecuados que otros para determinados usos. Por ejemplo, para fabricar objetos que resistan altas temperaturas, como una sartén o una pava, es necesario utilizar materiales que no se rompan o deformen fácilmente cuando se calientan, y que tampoco se quemen. Y para fabricar objetos que conserven el calor, como un termo o una campera de abrigo, se necesitan materiales que dificulten el paso del calor a través de ellos. En las siguientes imágenes se presentan algunos otros ejemplos.

Para revolver una comida que se está cocinando, se usa una cuchara de madera, ya que este material se calienta más lentamente que otros y no quema la mano.

Para sacar una fuente del horno, se emplea una agarradera de tela o de lana: estos materiales evitan que el calor pase rápidamente y queme la mano.

El plástico, con el que se fabrican muchos recipientes, no es apto para cocinar sobre la hornalla o en el horno porque se deforma y se quema con el calor.

A pesar de que en los dos mates se usó agua caliente a la misma temperatura, el mate metálico se siente más caliente al tacto que el de madera.

Actividades 1. Subrayen con rojo los objetos que resisten bien el calor y, con azul, los que se queman o se deforman fácilmente por acción del calor. hoja de papel • bolsa de nailon • lata de aluminio • silla de madera • cadena de plata • ladrillo • cuchara de plástico • cuchara de acero 2. Encierren con un círculo el material de cada par que se calienta con más facilidad que el otro cuando se lo pone al sol en un día caluroso. cobre - telgopor madera - oro algodón - aluminio hierro - porcelana

14/08/13 10:47

La transmisión del calor Para medir la temperatura Para saber qué tan caliente o frío está un objeto, se emplea un termómetro. Existen diversos tipos de termómetros. El más conocido es el que se usa para saber si alguien tiene fiebre. Este tipo de termómetro se llama termómetro clínico. También hay termómetros que se emplean para medir la temperatura de objetos y materiales específicos. Así, existen termómetros que miden la temperatura del aire, otros que permiten conocer la temperatura que alcanzan los metales al calentarse, y otros que se usan para conocer la temperatura del interior del horno cuando se cocina.

El calor se transmite siempre desde el objeto que está más caliente hacia el objeto que está menos caliente, hasta que, después de un tiempo, los dos objetos alcanzan la misma temperatura. La temperatura indica qué tan caliente está un objeto. Un objeto muy caliente tiene una temperatura más alta que otro que está menos caliente. Cuando dos objetos se hallan a la misma temperatura, no hay más transmisión de calor entre ellos. Por ejemplo, para cocinar los alimentos en el horno, se utilizan fuentes de metal. Cuando se saca la fuente del horno con una agarradera de tela de algodón, el calor se transmite desde la fuente de metal, que tiene mayor temperatura, hacia la agarradera, que tiene menor temperatura.

Cuando agarramos un vaso con un refresco, el calor se transmite desde la mano, que está caliente, hacia el vaso, que está frío.

Cuando se usa una bolsa de agua caliente, el calor se transfiere desde el agua hacia la bolsa, y desde esta hacia el cuerpo.

Buenos y malos conductores del calor

El calor viaja a través del material del que está hecho un objeto. Según la eficiencia con que el calor se conduzca por el interior de los materiales, se los clasifica en buenos conductores del calor, también llamados conductores térmicos, y en malos conductores del calor. Estos últimos también se denominan aislantes térmicos. Para saber si un material es buen o mal conductor del calor, hay que tener en cuenta el tiempo que tarda en calentarse todo el material. Por ejemplo, si se hierve agua en dos pavas, una con mango de metal y otra con mango de madera, se notará que, al cabo de un tiempo, el mango de metal está mucho más caliente que el mango de madera. Esto indica que el metal es mejor conductor del calor que la madera.

(008-019)_U1_Natu4.indd 12

Buenos conductores del calor. Los materiales buenos conductores del calor son aquellos a través de los cuales el calor se transmite rápidamente. Este es el caso de los metales, ya mencionados anteriormente. Debido a que los metales son buenos conductores del calor, se fabrican con ellos la mayor parte de los objetos que se utilizan para cocinar, como las ollas y las bandejas para horno. Entonces, podemos preguntarnos: ¿por qué, al tocar un objeto de metal a temperatura ambiente, se lo siente frío? Esto se debe a que el calor de la mano, en vez de quedar concentrado en la zona del metal en contacto con la mano, se transmite rápidamente a lo largo de todo el metal. De esta manera, la parte del metal que está en contacto con nuestro cuerpo se sigue sintiendo fría. Malos conductores del calor. Los materiales malos conductores del calor son aquellos que no transmiten bien el calor, es decir, que resisten su paso. La madera, que se utiliza en los mangos de algunos utensilios, es un ejemplo de material mal conductor del calor. También los plásticos, como el telgopor, son materiales aislantes. Por lo general, los materiales aislantes son porosos, es decir, poseen pequeños espacios huecos en su interior, que se llenan de aire. Esto contribuye a que conduzcan el calor de manera poco eficiente, ya que el aire es muy buen aislante. La ropa de abrigo está hecha con materiales que evitan que el propio cuerpo pierda calor. Algunos de estos materiales son la lana y el polar, que es una fibra elaborada a partir de un tipo de plástico. Aunque a veces se diga que la ropa de abrigo “da calor”, en realidad solo retiene el calor generado por nuestro cuerpo.

Al rato de sumergir una cucharita de metal en una taza de té caliente, toda la cucharita se calienta de forma pareja.

Actividades

El hielo es un material aislante. Por eso, en los lugares muy fríos se construyen viviendas con bloques de hielo, llamadas iglúes.

Los envases de helado se hacen de telgopor, que es un material aislante, para que el helado no se derrita rápidamente.

3. Clasifiquen los siguientes materiales en buenos conductores del calor (C) y aislantes del calor (A). aluminio algodón hierro telgopor cerámica cobre 4. De acuerdo con lo que respondieron en la actividad anterior, indiquen en la carpeta el material o los materiales que emplearían para hacer los siguientes objetos. recipiente para mantener las bebidas frías • cafetera • frazada • horno

14/08/13 10:47

¿Qué efectos tiene el calor sobre los materiales? El calor produce diversos cambios en los materiales. Por ejemplo, cuando se calientan a temperaturas muy altas, hay materiales que cambian de color y emiten luz. Así, en contacto con el fuego, los metales adquieren un color rojizo, y, si se los sigue calentando, pueden llegar a tomar un tono amarillo, para finalmente volverse casi blancos.

La dilatación y la deformación

El color que adquiere el hierro al calentarse permite establecer qué tan caliente se encuentra.

Además del cambio de color, otro cambio que se produce en los materiales cuando se calientan es la dilatación, es decir, el aumento de tamaño. Por el contrario, cuando se enfrían, los materiales se contraen, es decir, disminuye su tamaño. Cuando se dilatan, muchos materiales también se deforman. Algunos, incluso, pueden llegar a romperse. Así ocurre, por ejemplo, con el vidrio. Esto se debe a que algunas partes del material se enfrían o se calientan más rápidamente que otras. Los metales, en cambio, se dilatan y se deforman con el calor, pero no se rompen; al volver a la temperatura inicial, habitualmente retoman su tamaño y forma originales. Esto se debe a que se calientan y se enfrían de manera uniforme. Muchas veces, el cambio de tamaño de los materiales producido por la acción del calor es muy pequeño, por lo que no se nota a simple vista. Sin embargo, tiene consecuencias importantes, ya que igualmente puede hacer que el material se rompa o se deforme. Por ejemplo, cuando se construyen puentes, el pavimento se distribuye en tramos, entre los cuales se dejan pequeños espacios vacíos, llamados juntas de dilatación. De este modo, se evita que el pavimento se rompa al dilatarse durante el verano, cuando hace más calor.

Entre los tramos de las vías de los trenes, pueden verse las juntas de dilatación. Si no estuvieran las juntas, las vías se deformarían por la acción del calor.

(008-019)_U1_Natu4.indd 14

Los cambios de estado

Los materiales, al recibir calor, pueden volverse líquidos; si se los calienta todavía más, pueden llegar a convertirse en un gas. A su vez, un material gaseoso puede volverse líquido o sólido si se le quita el calor suficiente. Estos cambios en los materiales se conocen como cambios de estado. El calor necesario para que un material que se encuentra en estado sólido se vuelva líquido o gaseoso varía de un material a otro. El metal llamado estaño, por ejemplo, necesita recibir menos calor para derretirse que el hierro o el acero. El hecho de que los materiales puedan cambiar de estado es de gran utilidad; por ejemplo, permite que algunos puedan ser moldeados fácilmente. De esta manera, con un mismo material es posible fabricar objetos de tamaños y formas muy diversos. También permite mezclar diferentes materiales y, así, obtener un material con características distintas a las que tiene cada uno de los materiales por separado. El acero, por ejemplo, se obtiene mezclando hierro derretido con un material denominado carbono.

Cuando un cubito de hielo recibe calor, pasa al estado líquido. A su vez, el agua líquida, al recibir más calor, se transforma en vapor de agua.

Actividades

Los metales sólidos, como el oro, al recibir mucho calor, se vuelven líquidos. De esta manera, se los puede colocar en moldes para formar, por ejemplo, lingotes o anillos.

La combustión

Algunos materiales, como la madera, el papel, la lana y el telgopor, cuando reciben mucho calor, pueden llegar a quemarse y generar llamas. Se dice que estos materiales son combustibles. También son combustibles diversos líquidos, como la nafta, el querosén y el alcohol. Otros materiales, en cambio, no se queman. Este es el caso de la arcilla (con la que se elaboran los ladrillos) y el hormigón, entre otros.

5. Anoten, junto a cada ejemplo, la letra del efecto del calor que ilustra. Una viga de madera se quema. Una viga de acero se pone de color rojo. Las baldosas de una terraza se rompen. Un trozo de hierro se derrite. A. Cambio de color. B. Cambio de estado. C. Dilatación. D. Combustión. 6. Anoten en la carpeta otro ejemplo de cada uno de los efectos que el calor produce sobre los materiales.

14/08/13 10:47

Ambiente y tecnología

Aislantes del calor en la naturaleza y en las construcciones Evitar el frío o el calor excesivos es fundamental para los seres vivos. En la naturaleza existen materiales aislantes del calor, que los animales aprovechan de diversas maneras. Los seres humanos, además, han creado otros y los han aplicado en la construcción. En los últimos años, el uso de nuevos materiales aislantes en casas y edificios permite reducir el consumo de energía en los hogares.

Refugios contra el frío. En las regiones polares, algunos animales aprovechan el hecho de que el hielo es un buen aislante térmico. Este es el caso de los osos polares: durante el invierno, las hembras de estos animales, cuando se acerca el momento de dar a luz, excavan refugios en el hielo; en ese entorno cálido, permanecen durante los primeros meses de vida de las crías.

Refugios contra el calor. Cuevas, madrigueras excavadas en el suelo e, incluso, huecos en los troncos de los árboles son algunos de los lugares que usan como refugio los animales que viven en zonas desérticas con temperaturas muy altas. Algunas tortugas terrestres, por ejemplo, excavan madrigueras de dos metros de profundidad en suelos bien aireados.

(008-019)_U1_Natu4.indd 16

Plumas que se inflan. Cuando hace frío, las aves erizan su plumaje con el fin de que haya más espacios de aire entre las plumas; así, pueden conservar el calor que genera su propio organismo. Esto hace que, a veces, las palomas parezcan “inflarse” cuando hace frío.

Aislantes del calor en las construcciones. Los ladrillos y el hormigón, con los que se hacen las paredes de las casas y los edificios, son materiales aislantes. Sin embargo, para mejorar el aislamiento térmico de las construcciones, se emplean también otros materiales, como la lana de vidrio, la lana de roca y el telgopor (o poliestireno expandido). Además, se aprovecha la capacidad aislante del aire.

material aislante del calor ladrillo aire

En muchas construcciones, se colocan ventanas con dos vidrios separados por una cámara de aire para lograr un mayor aislamiento térmico.

La lana de vidrio es un material formado por miles de fibras de vidrio muy delgadas. Es muy usada para el aislamiento térmico de techos y sistemas de aire acondicionado.

La lana de roca, más rígida y gruesa que la lana de vidrio, es un material elaborado con rocas de origen volcánico. Con ella se aíslan térmicamente paredes y pisos.

Los ladrillos huecos permiten un aislamiento térmico mejor que los ladrillos comunes, debido al aire que queda contenido en ellos.

El poliestireno expandido se coloca en el interior de las paredes en forma de placas o de bloques.

14/08/13 10:48

En práctica ¿Qué materiales conducen mejor el calor? Por medio de la siguiente actividad, podrán comprobar qué materiales conducen mejor el calor.

Elementos necesarios

• 4 cuadrados de aproximadamente 25 cm x 25 cm, de tela de algodón, papel de diario, papel film y papel de aluminio • 5 vasos de vidrio • 5 cubitos de hielo del mismo tamaño • 4 banditas elásticas

Paso a paso PASO 1

Coloquen un cubito de hielo en cada vaso.

Envuelvan un vaso con la tela de algodón y ajústenla con una bandita elástica, tal como muestra la fotografía.

PASO 2

Repitan el paso anterior con los restantes cuadrados. Uno de los vasos quedará sin envolver.

PASO 3

Esperen hasta que el cubito de hielo que no tiene envoltorio esté casi derretido. Conversen entre todos: ¿los cubitos que están en los otros vasos se habrán derretido igual o menos que ese? ¿Cuál les parece que se habrá derretido más? ¿Por qué? Luego, quiten el envoltorio de los otros cuatro cubitos de hielo.

PASO 4

Registro

• Anoten los materiales de los envoltorios en orden, desde el que contenía el cubito que más se derritió hasta el que contenía el cubito que menos se derritió.

• Toquen los envoltorios. ¿Alguno se siente un poco más tibio que los otros? ¿Cuál? • Si pueden, consigan un cronómetro o un reloj y repitan la experiencia. − Busquen otros cinco cubitos de hielo, colóquenlos en los vasos y envuelvan cuatro de los vasos con los cuadrados de los distintos materiales. Inicien el cronómetro o tomen nota de la hora que marca el reloj. − Esperen hasta que el cubito que quedó sin envolver se haya derretido. Anoten los minutos transcurridos y quiten los envoltorios. ¿Se confirman los resultados? ¿El material correspondiente al cubito que más se derritió es el mismo que el de la vez anterior?

En conclusión

• ¿Cómo pueden explicar los resultados de la experiencia? • ¿Cuál es el material que mejor conduce el calor: el algodón, el papel de diario, el plástico o el aluminio? ¿Por qué? • ¿Por qué les parece que todos los cubitos de hielo tenían que ser del mismo tamaño? Herramientas para trabajar en ciencias p. 126

18 (008-019)_U1_Natu4.indd 18

Revisamos qué aprendimos 7. Indiquen, en cada caso, el objeto desde el cual se transfiere el calor y el objeto hacia el cual se transfiere.

Cuando las temperaturas de ambos objetos se igualan. Cuando todo el calor de uno de los objetos pasó al otro. c. ¿Por qué cuando hace frío el plumaje de muchas aves parece “inflarse”? Porque de ese modo queda aire, que es aislante, atrapado entre las plumas. Porque las plumas son malas conductoras del calor. Porque el movimiento de las plumas genera calor.

9. Lean el siguiente texto y, luego, resuelvan la consigna. a. Al calentar agua en una pava, el calor se transmite desde la

hacia la y desde esta hacia .

b. Cuando una persona toma un puñado de nieve, el calor se transmite desde la hacia la

8. Subrayen, en cada caso, la respuesta correcta. a. ¿Cómo se transmite el calor? Siempre desde el objeto más frío hacia el objeto más caliente. Siempre desde el objeto más caliente hacia el objeto mas frío. Siempre entre objetos que tienen la misma temperatura. b. ¿Cuándo finaliza la transmisión de calor entre dos objetos? Cuando uno de los objetos se derrite.

Durante el verano, cuando tocamos una chapa de metal expuesta al sol, sentimos que está muy caliente. Esto se debe a que el calor se transfiere rápidamente desde el metal, que está más caliente, hacia nuestra mano, que está más fría. Si, en cambio, tocamos la chapa de metal durante el invierno o en un día templado, la sentimos más fría. En este caso, el calor realiza el recorrido inverso: pasa rápidamente de nuestra mano, que está más caliente, hacia el metal, que está más frío. Ya sea que haga frío o haga calor, el metal siempre se calienta rápidamente.

• ¿Qué conclusión se puede extraer de este hecho? Subráyenla. Justifiquen oralmente su elección. El metal es buen conductor del calor. El metal es mal conductor del calor. El metal es buen conductor del calor cuando hace calor y mal conductor cuando hace frío. 10. Marquen con una X los objetos que emplearían para lograr un buen aislamiento térmico en una casa. Chapas de acero. Ventana de doble vidrio, con aire en su interior. Paneles de lana de roca. Mantas de fibra de vidrio. Chapa de hierro. 11. Escriban en la carpeta un ejemplo de los siguientes efectos que produce el calor en los materiales. cambio de estado - dilatación - deformación

19 14/08/13 10:48