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title: "El calor y el aislamiento"
book: "Física de primaria y secundaria"
subject: physics
language: es
chapter: 34
exercises: 11
source: https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/34-el-calor-y-el-aislamiento
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# Capítulo 34 — El calor y el aislamiento

¿Por qué se nota helado el tobogán de metal y el banco de madera que está a su lado no? Ese misterio nos persigue desde el primer año de este libro. Hoy cae — junto con los secretos del termo, de la ventana doble y del gorrión hinchado de invierno. La clave es dejar de preguntar cómo se *notan* las cosas y empezar a seguir por dónde *fluye* el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat).

## 34.1 El calor está de viaje

**Definición 34.1 (El calor).**

El *calor* es [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) de viaje desde una cosa más caliente hacia otra más fría. La sopa le pasa calor a la cuchara, el radiador a la habitación, tu mano a una bola de nieve. El calor no es una sustancia escondida dentro de las cosas calientes — es un *flujo*, y siempre tiene una dirección.

**Proposición 34.2 (El calor fluye cuesta abajo).**

Por sí solo, el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) fluye siempre del cuerpo más caliente al más frío — nunca al revés. El flujo dura mientras las dos [temperaturas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) sean distintas y se apaga cuando se igualan: si se los deja juntos el tiempo suficiente, un vecino caliente y otro frío acaban a una misma [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) compartida.

**Ejemplo 34.3 (Leer la dirección).**

La cucharilla dentro del té se pone caliente: el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) fluyó del té $\to$ a la cuchara. La limonada con hielo se enfría — ¡cuidado! No entró nada llamado “frío”: el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) salió *de la limonada hacia el hielo* y lo derritió. El frío no es un flujo; es solo el nombre que le damos al lado del perdedor. Todos los libros de física dicen “la bebida pierde [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat)”, nunca “la bebida gana frío”.

![Una sola regla para todas las cocinas y todos los inviernos: el calor corre cuesta abajo, de lo más caliente a lo más frío, hasta que ya no hay cuesta.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g5-heat-and-insulation/fig-991ffbde4668.svg)

*Una sola regla para todas las cocinas y todos los inviernos: el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) corre cuesta abajo, de lo más caliente a lo más frío, hasta que ya no hay cuesta.*

## 34.2 Carriles rápidos y carriles lentos

**Definición 34.4 (Conductores y aislantes del calor).**

Las sustancias se diferencian muchísimo en la velocidad con la que dejan fluir el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) por su interior. Un *conductor del calor* es un carril rápido — los metales por encima de todos. Un *aislante del calor* es un carril lento: la madera, la lana, el plástico, las plumas — y el campeón, el *[aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) quieto*, atrapado para que no pueda arremolinarse. (Las palabras están tomadas a propósito de los [conductores](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/22-conductores-y-aislantes#def-g4-conductors-insulators-conductor) y [aislantes](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/22-conductores-y-aislantes#def-g4-conductors-insulators-insulator) de la electricidad; las dos propiedades van a menudo juntas, aunque no siempre.)

![Una mañana con escarcha en el patio: el tobogán de metal y el banco de madera pasaron la misma noche a la misma temperatura — y sin embargo solo uno de ellos te va a morder la piel.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g5-heat-and-insulation/img-be0c23320bbb.jpg)

*Una mañana con escarcha en el patio: el tobogán de metal y el banco de madera pasaron la misma noche a la misma [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) — y sin embargo solo uno de ellos te va a morder la piel.*

**Ejemplo 34.5 (El misterio del tobogán, resuelto).**

El tobogán de metal y el banco de madera pasaron la noche a la misma [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) helada — el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) lo juró hace ya años. Tócalos: tu mano está más caliente que los dos, así que el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) fluye de ti hacia cada uno. Pero el metal es un carril rápido — se lleva tu [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) a toda prisa, y esa *prisa* es lo que se nota como “helado”. La madera te toma el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) solo a gotas: apenas fresca. Tu piel no estuvo nunca midiendo la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) — mide la velocidad de su propia pérdida de [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat). Caso cerrado, después de cuatro años.

**Método 34.6 (La carrera del enfriamiento).**

Mira ganar al aislamiento, con números:

1. llena dos tazas iguales con agua del grifo igual de caliente ( *pide a una persona adulta agua caliente de la mano, no hirviendo* );
2. envuelve una taza con una bufanda de lana bien gruesa y deja la otra desnuda;
3. planta un [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) en cada una y anota las dos [temperaturas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) en una tabla cada cinco minutos, seis veces;
4. dibuja los dos registros como dos líneas en una misma gráfica, la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) frente al tiempo.

La línea de la taza desnuda se despeña; la de la taza envuelta baja con suavidad. Mismo comienzo, misma habitación — la lana convirtió en carril lento la salida del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat).

![La carrera del enfriamiento, dibujada: dos tazas de agua a 50\, C en una habitación a 20\, C. La lana no puede impedir la fuga del calor — pero la frena de maravilla.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g5-heat-and-insulation/fig-ca1bfd9024f8.svg)

*La carrera del enfriamiento, dibujada: dos tazas de agua a $50\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ en una habitación a $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. La lana no puede impedir la fuga del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) — pero la frena de maravilla.*

**Observación 34.7 (El aislamiento solo frena).**

Fíjate hacia dónde se dirigen las dos curvas: hacia los $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ de la habitación. Ninguna bufanda, ningún termo y ninguna pared de iglú detienen jamás el flujo cuesta abajo del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) — el aislamiento solo hace el carril lento todavía más lento. Por eso también el abrigo del muñeco de nieve (¿te acuerdas de él?) retrasó su derretimiento pero no pudo salvarlo: el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) del verano seguía colándose a gotas.

## 34.3 El arte de atrapar aire

**Ejemplo 34.8 (Ingeniería de invierno).**

Casi todas las cosas calentitas que tienes son máquinas de atrapar [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air). La lana no te da [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) por las fibras en sí, sino por las incontables bolsas de [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) que quedan entre ellas; los edredones de plumas, el forro polar y el gorrión hinchado como una bola sobre un cable helado juegan todos la misma carta. Las casas se apuntan: las ventanas dobles encierran una capa de [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) entre dos cristales, y las paredes aisladas van rellenas de un acolchado esponjoso y acaparador de [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air). El [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) quieto es el campeón de los carriles lentos — el truco está en mantenerlo *quieto*.

**Ejemplo 34.9 (El termo).**

El termo es la obra maestra del aislamiento: una botella dentro de otra botella, con el [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) de entre las dos sacado hasta dejarlo casi en nada — y donde casi no hay materia, el flujo del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) casi no encuentra carril (un truco que vale la pena recordar: el mismo vacío que silenció la campana del recipiente). Añade paredes brillantes que devuelvan hacia dentro el resplandor del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) y el chocolate caliente llegará a la tarde todavía caliente — o la limonada todavía fría: el termo no sabe nada de caliente ni de frío, solo cierra los carriles, en los dos sentidos.

**Observación 34.10 (Abrigarse, dicho como es debido).**

Ahora la vieja cuestión del abrigo se cierra para siempre. Un abrigo es [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) atrapado alrededor de una fábrica de [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) — tú. Tu cuerpo echa [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) hacia fuera a chorro todo el día; el abrigo convierte ese chorro en un hilillo, y tú te quedas calentito con tu propia producción. Sobre el muñeco de nieve — que no tiene ninguna fábrica de [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) dentro — ese mismo abrigo se limita a frenar el hilillo del verano que entra. El aislamiento no tiene favoritos: frena el flujo, corra en el sentido que corra.

## 34.4 Ejercicios

**Ejercicio 34.1 ★.**

¿Qué es el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) y en qué dirección fluye por sí solo? ¿Cuándo se para el flujo?

**Solución de Ejercicio 34.1.**

El [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) es [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) de viaje desde un cuerpo más caliente hacia otro más frío; por sí solo fluye únicamente cuesta abajo, de caliente a frío, y se para cuando las dos [temperaturas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se han igualado.

**Ejercicio 34.2 ★.**

“¡Cierra la puerta, que estás dejando entrar el frío!”. Reescribe la frase de la abuela como la escribiría un libro de física.

**Solución de Ejercicio 34.2.**

“¡Cierra la puerta, que estás dejando salir nuestro [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat)!” — el frío no entra; es el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) de la casa el que sale hacia la calle, que está más fría.

**Ejercicio 34.3 ★.**

Reparte en carriles rápidos y carriles lentos para el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat): una sartén de cobre; una bufanda de lana; una cuchara de acero; el [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) quieto; una cuchara de madera; un edredón.

**Solución de Ejercicio 34.3.**

Carriles rápidos: la sartén de cobre y la cuchara de acero. Carriles lentos: la bufanda de lana, el [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) quieto, la cuchara de madera y el edredón.

**Ejercicio 34.4 ★.**

¿Por qué tienen las sartenes el fondo de metal y el mango de plástico o de madera? Responde con carriles.

**Solución de Ejercicio 34.4.**

El fondo tiene que ser un carril rápido, que meta a toda prisa el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) del fogón en la comida; el mango tiene que ser un carril lento, que mantenga ese mismo [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) lejos de tu mano. Una sola herramienta, dos talentos, cada uno en su sitio.

**Ejercicio 34.5 ★.**

Por fin, con tus palabras: ¿por qué se nota más frío el metal que la madera a la misma [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature)? ¿Qué mide de verdad la piel?

**Solución de Ejercicio 34.5.**

Los dos están a la misma [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature), pero el metal es un carril rápido: se lleva a toda prisa el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) de tu mano, más caliente, y esa prisa es la sensación de “helado”. La piel mide la velocidad de su propia pérdida de [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat), no la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature).

**Ejercicio 34.6 ★.**

En la carrera del enfriamiento, ¿por qué tienen que ser iguales las dos tazas y empezar igual de calientes? ¿Qué única diferencia está poniendo a prueba el experimento?

**Solución de Ejercicio 34.6.**

Una carrera justa cambia una sola cosa — el envoltorio. Tazas iguales, el mismo [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) de partida y la misma habitación aseguran que solo la bufanda explique cualquier diferencia entre las dos curvas.

**Ejercicio 34.7 ★.**

Lee la gráfica del enfriamiento: ¿a qué [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) está más o menos cada taza al cabo de $15$ minutos? ¿Hacia qué [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se dirigen las dos curvas y por qué?

**Solución de Ejercicio 34.7.**

Al cabo de $15$ minutos: la taza envuelta, unos $41\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; la taza desnuda, unos $30\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Las dos curvas se dirigen a los $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ de la habitación: el flujo dura hasta que las [temperaturas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se igualan, y el aislamiento solo alarga el viaje.

**Ejercicio 34.8 ★.**

¿Por qué se hincha un gorrión hasta quedar hecho una bola sobre un cable helado? Nombra tres inventos humanos que jueguen la misma carta.

**Solución de Ejercicio 34.8.**

Las plumas hinchadas atrapan una manta gruesa de [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) quieto — el campeón de los carriles lentos — alrededor del cuerpo caliente del pájaro. La misma carta: la ropa de lana, los edredones de plumas y las ventanas dobles (o el forro polar y las paredes aisladas).

**Ejercicio 34.9 ★★.**

El mismo termo mantiene caliente el chocolate en enero y fría la limonada en julio. Explica cómo se apaña un solo aparato con los dos trabajos — ¿qué hace en realidad el termo y sobre qué?

**Solución de Ejercicio 34.9.**

El termo no fabrica [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) ni frío: cierra los carriles del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) — vacío entre sus dos paredes y brillo para devolver el resplandor. En enero frena la fuga del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) del chocolate; en julio frena la entrada del [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) del verano. Un solo aparato, en los dos sentidos, porque lo único que maneja es el flujo.

**Ejercicio 34.10 ★★.**

Una heladera envuelve sus cubetas en mantas gruesas de lana un día de mucho [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat), y un cliente se ríe: “¡La lana es para mantener las cosas calientes!”. Defiende a la heladera con la [Observación 34.10](#rem-g5-heat-and-insulation-coat) — ¿en qué sentido intenta fluir el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) y qué le hace la lana?

**Solución de Ejercicio 34.10.**

Un día de [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat), el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) intenta fluir del [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) templado *hacia* las cubetas frías. La lana convierte ese flujo hacia dentro en un hilillo — el mismo frenado que hace alrededor de un cuerpo caliente. El aislamiento no tiene favoritos; quien lo entendió fue la heladera, no el cliente.

**Ejercicio 34.11 ★★.**

Dos casas pasan el mismo invierno: una con ventanas sencillas y otra con ventanas dobles. Explica con carriles y [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) atrapado por qué la casa de ventanas dobles quema menos combustible — y por qué, según la [Observación 34.7](#rem-g5-heat-and-insulation-onlyslows), sigue necesitando *algo* de calefacción.

**Solución de Ejercicio 34.11.**

La ventana doble encierra entre sus cristales una capa de [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) quieto — un carril lento —, así que el [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) de la casa se escapa a gotas donde la ventana sencilla lo deja salir a chorro. Menos [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) fugado, menos combustible para reponerlo. Pero el aislamiento solo frena el flujo cuesta abajo, no lo detiene nunca: algo de [calor](#def-g5-heat-and-insulation-heat) se escapa siempre hacia el invierno, y la caldera tiene que seguir reponiéndolo.