¿Cómo se puede transmitir la energía térmica? Para responder esta pregunta, realicen los siguientes experimentos (Experimento 1: Botella negra vs. botella transparente al sol).

Materiales: 2 botellas de reúso del mismo tamaño y material, tijeras, pintura negra, 2 termómetros de laboratorio, una brocha, un litro de agua y un reloj.

Procedimiento y registro:

1. Corten las botellas a la misma altura, para que ambas tengan la misma forma y volumen de aire.
2. Pinten una de las botellas de color negro; una vez seca, lleven ambas a un lugar soleado.
3. Llenen cada botella con la misma cantidad de agua (controlar la variable: volumen igual).
4. Coloquen un termómetro en cada botella y registren en el cuaderno la temperatura inicial del agua, T_{0}, en el minuto 0.
5. Dejen las botellas al sol durante 45 minutos con los termómetros dentro de ellas.
6. Midan la temperatura cada 15 minutos (t = 15, t = 30, t = 45 min) y regístrenla en el cuaderno.

Tabla de registro esperada:

Con valores típicos de ejemplo: T_0 = 22 °C; botella transparente: 26 °C, 30 °C, 33 °C; botella negra: 29 °C, 35 °C, 40 °C.

Análisis:

1. El incremento de temperatura en cada botella se calcula como \Delta T = T_{45} - T_{0}.
2. Para la botella transparente: \Delta T = 33 - 22 = 11 \, ^\circ\text{C}.
3. Para la botella negra: \Delta T' = 40 - 22 = 18 \, ^\circ\text{C}.
4. Comparación: \Delta T' > \Delta T, es decir, el agua de la botella negra se calienta más.
5. Causa: los objetos oscuros absorben más radiación solar que los claros, que reflejan gran parte de ella. La energía lumínica del sol se transforma en energía térmica en el interior de la botella.
6. Conclusión: la energía térmica se transmite (en este caso, se transfiere) por radiación (el Sol calienta las botellas a distancia) y luego por conducción (el agua se calienta al contacto con las paredes de la botella) y por convección (el agua circula dentro de la botella).

Registren en su cuaderno la temperatura del agua (paso 4) y midan la temperatura cada 15 minutos durante 45 minutos (paso 6).

1. En el minuto 0 se registra la temperatura inicial idéntica en ambas botellas, T_0.
2. En el minuto 15 se vuelve a leer el termómetro y se anota T_{15}.
3. En el minuto 30 se anota T_{30} y en el minuto 45 se anota T_{45}.
4. Se calculan los aumentos: \Delta T_{0\to15} = T_{15} - T_0, \Delta T_{15\to30} = T_{30} - T_{15}, \Delta T_{30\to45} = T_{45} - T_{30}.
5. Se comparan los incrementos de ambas botellas en el mismo intervalo de tiempo.