Lesson 1.3Temperature and Motion

Thermal EnergyLesson Guides

Lesson 1.3

© The Regents of the University of California

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Thermal Energy—Lesson 1.3—Activity 2

Simulating Hot and Cold Water

Use the Thermal Energy Simulation to recreate a similar situation to the cups of water from the food coloring investigation in the previous lesson.

1. Open the Simulation.

2. Add two same -sized samples.

3. Make one sample hot and one sample cold.

4. Observe the differences in the two samples.

What do you notice about the movement of the molecules of the two samples?

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Explain what you discovered from the Simulation about why food coloring spreads faster in warmer water.

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Two samples of water, one hot and one cold.

Food coloring is added to both samples.

The food coloring spreads more quickly through the hot water than the cold water.

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Homework: Reading “Absolute Zero”

Thermal Energy—Lesson 1.3—Activity 4

Read “Absolute Zero” and annotate the article with your own ideas and questions. When you are finished, answer the questions below.

1. Which of the following would be true if something was at absolute zero? (check one)

 The molecules that make up a sample wouldn’t be moving.

 The molecules that make up a sample would be moving very slowly.

 The molecules that make up a sample would be moving very fast.

2. If the molecules of a sample speed up, what else happens? (check one)

 The temperature of the sample decreases.

  The temperature of the sample increases.

  The temperature of the sample stays the same.

Active Reading Guidelines

1. Think carefully about what you read. Pay attention to your own understanding.

2. As you read, annotate the text to make a record of your thinking. Highlight challenging words and add notes to record questions and make connections to your own experience.

3. Examine all visual representations carefully. Consider how they go together with the text.

4. After you read, discuss what you have read with others to help you better understand the text.

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Absolute Zero A1

Absolute ZeroYou’ve probably felt cold temperatures at some time in your life. Maybe you live somewhere with cold, snowy winters...or maybe you’ve just opened the freezer to grab a popsicle on a warm day! The temperature inside a normal kitchen freezer is around –18 degrees Celsius (0°F), but there are temperatures that get much colder than that. The coldest outdoor temperature ever recorded on Earth is –94.7°C (–135.8 °F). In space, things get even colder: scientists have measured temperatures as low as –270°C (–454°F) there.

We know that the temperature outside can feel warm or cold to us, but what is temperature actually telling us? Temperature is related to the average speed of the molecules of an object or material. Molecules are constantly moving around. When an object’s molecules move at faster speeds, the object has a higher temperature. When an object’s molecules move at slower speeds, the object has a lower temperature.

Is there a limit to how cold things can get? Yes! This is because temperature is determined by average molecular movement, and there is a

limit to how slowly something can move. After all, if something slows down completely, it just stops moving.

What would happen if the molecules in a sample stopped moving entirely? If none of the molecules were moving, then the average speed of the molecules would be zero. This means that the sample would be at absolute zero, a temperature of –273.15°C (–459.67°F). Absolute zero is the coldest possible temperature—the temperature at which there is absolutely zero molecular movement. Scientists realized over 350 years ago that absolute zero could exist, but nobody has succeeded in demonstrating it. It may not be possible to reach absolute zero, but that hasn’t stopped scientists from trying.

The temperature of something is determined by how fast its molecules are moving. The molecules in the cold water on the left are moving slowly, as indicated by the short motion tails on the molecules. The molecules in the hot water on the right are moving more quickly, indicated by the long motion tails on the molecules.

The coldest temperatures on Earth have been recorded in Antarctica.

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Energía térmica—Lección 1.3—Actividad 2

Simular agua fría y agua caliente

Usa la Simulación Energía térmica para recrear una situación similar a las tazas de agua de la investigación de colorante de alimentos en la lección anterior.

1. Abre la Simulación.

2. Agrega dos muestras del mismo tamaño.

3. Haz que una muestra sea caliente y una muestra sea fría.

4. Observa las diferencias en las dos muestras.

¿Qué notas sobre el movimiento de las moléculas de las dos muestras?

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Explica qué descubriste en la Simulación acerca de por qué el colorante de alimentos se dispersa más rápidamente en agua más caliente.

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Dos muestras de agua, una caliente y una fría.

Se agrega colorante de alimentos a las dos muestras.

El colorante de alimentos se dispersa más rápidamente a través del agua caliente que del agua fría.

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Tarea: leer “Cero absoluto”

Energía térmica—Lección 1.3—Actividad 4

Lee “Cero absoluto” y añade apuntes al artículo con tus propias ideas y preguntas. Cuando termines, contesta las siguientes preguntas.

1. ¿Cuál de las siguientes oraciones sería cierta si algo estuviera a cero absoluto? (marca una)

 Las moléculas que componen una muestra no estarían moviéndose.

 Las moléculas que componen una muestra estarían moviéndose muy lentamente.

 Las moléculas que componen una muestra estarían moviéndose muy rápido.

2. Si las moléculas de una muestra se mueven más rápido, ¿qué más ocurre? (marca una)

 La temperatura de la muestra baja.

  La temperatura de la muestra aumenta.

  La temperatura de la muestra se queda igual.

Pautas de la Lectura Activa

1. Piensa cuidadosamente sobre lo que lees. Presta atención a tu propia comprensión.

2. Mientras lees, añade apuntes al texto para tener un registro de tus ideas. Destaca las palabras difíciles, y agrega notas para apuntar tus preguntas y hacer conexiones con tu propia experiencia.

3. Examina cuidadosamente todas las representaciones visuales. Considera cómo se relacionan con el texto.

4. Después de leer, discute lo que leíste con otros/as estudiantes para ayudarte a comprender mejor el texto.

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Cero absoluto A1

Cero absolutoProbablemente hayas sentido temperaturas frías en algún momento de tu vida. Tal vez vives en un lugar con inviernos fríos y nevosos… ¡o quizás hayas abierto el congelador para sacar una paleta helada en un día caluroso! La temperatura dentro de un congelador normal de cocina es de alrededor −18 grados Celsius (0°F), pero hay temperaturas que llegan a ser mucho más frías que eso. La temperatura exterior más fría registrada en la Tierra es −94.7°C (−135.8 °F). En el espacio se pone incluso más frío: los/as científicos/as han registrado ahí temperaturas tan bajas como −270°C (−454°F).

Sabemos que podemos sentir la temperatura de afuera como caliente o fría, ¿pero que nos dice en realidad la temperatura? La temperatura está relacionada a la velocidad promedio de las moléculas de un objeto o material. Las moléculas se mueven constantemente. Cuando las moléculas de un objeto se mueven más rápido, el objeto tiene

una temperatura más alta. Cuando las moléculas de un objeto se mueven más lento, el objeto tiene una temperatura más baja.

¿Existe algún límite para cuánto pueden llegar a enfriarse las cosas? ¡Sí! Esto se debe a que la temperatura es determinada por el movimiento molecular promedio, y existe un límite sobre cuán lento puede moverse algo. Después de todo, si algo reduce su rapidez completamente, simplemente deja de moverse.

¿Qué sucedería si las moléculas en una muestra dejaran de moverse completamente? Si ninguna de las moléculas se moviera, entonces

La temperatura de algo es determinada por qué tan rápido se mueven sus moléculas. Las moléculas en el agua fría a la izquierda se están moviendo lento, como indican las colas de movimiento cortas en las moléculas. Las moléculas en el agua caliente a la derecha se están moviendo más rápido, indicado por las colas de movimiento largas en las moléculas.

Las temperaturas más frías en la Tierra han sido registradas en la Antártida.

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A2 Cero absoluto

la velocidad promedio de las moléculas sería cero. Esto significa que la muestra estaría en cero absoluto, una temperatura de −273.15°C (−459.67°F). Cero absoluto es la temperatura más fría posible, la temperatura en la cual hay absolutamente cero movimiento molecular. Los/as científicos/as se dieron cuenta hace más de 350 años que cero absoluto podía existir, pero nadie ha podido demostrarlo de manera exitosa. Tal vez no sea posible llegar a cero absoluto, pero eso no ha impedido que los/as científicos/as sigan intentando.

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