¿Qué es la energía?1Te levantas por la mañana, enciendes la luz, conectas la calefacción, calientas el desayuno, enciendes la radio, coges el autobús para ir al colegio… Para hacer todo esto, necesitas energía. Nuestro cuerpo, los electrodomésticos y el autobús funcionan con energía.

La energía es la magnitud física capaz de producir cambios o transformaciones en los cuerpos.

La energía del Sol produce cambios en las aguas, en las plantas, en el viento. Los alimentos nos proporcionan energía que produ-ce cambios en nuestro cuerpo: respiramos, crecemos, nos move-mos...

La energía, como cualquier magnitud, se puede medir. La unidad de medida de la energía en el Sistema Métrico Internacional es el julio (J), aunque también puede expresarse en calorías.

1 caloria (cal) 5 4,19 julios

Características de la energía2La energía no la podemos ver, ni tocar ni oler. Tan solo podemos sentir los cambios que produce.

Las características fundamentales de la energía son importantes para reconocerla y comprender su utilidad:

• La energía se puede almacenar. Por ejemplo, las baterías de los móviles o las pilas almacenan energía para poder usar los aparatos sin enchufarlos a la corriente eléctrica.

• La energía se puede transportar. Por ejemplo, los cables de cobre pueden transportar la electricidad de un lugar a otro.

• La energía se puede transformar. Existen varias formas de ener-gía. Podemos transformar una energía en otra para que nos sea más útil. Por ejemplo, podemos transformar la energía eléctrica que llega hasta nuestros hogares en energía luminosa en las bom-billas o en energía calorífica para el radiador.

• La energía se transfiere. La energía puede pasar de un cuerpo a otro. Por ejemplo, la energía del Sol se transfiere por el aire hasta llegar a las personas, a las plantas, a las rocas…

• La energía se conserva. La energía nunca se gasta, se va transfor-mando y cambiando pero siempre existe la misma cantidad.

Este es el denominado principio de conservación de la energía: «La energía ni se crea ni se destruye, se transforma».

La energía que desprende el Sol llega a nuestro planeta en forma de luz y calor. Gracias a la energía solar, las plantas, por la fotosíntesis, transforman el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono en su alimento.

En una bombilla encendida, la energía eléctrica se transforma en luz y calor.

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Las formas de energía3La energía se puede presentar de diferentes formas y con diferentes nombres: luz, calor, energía eléctrica, etc. Cualquiera de estas ener-gías puede transformarse en otra.

• Energía mecánica. La energía mecánica es la suma de dos ener-gías: la energía cinética y la energía potencial.

– Energía cinética. Es la energía que tienen los cuerpos cuando están en movimiento. Por ejemplo, cuando corres, tu cuerpo tiene energía cinética.

– Energía potencial. Es la energía que tiene un cuerpo cuando está a cierta altura de la superficie terrestre. Cuanto más alto está un avión o una nube, más energía potencial tienen.

• Energía eléctrica. Es la energía que se produce cuando todos los electrones de los átomos se mueven en una misma dirección, creando una corriente eléctrica. La energía eléctrica es una de las más utilizadas por las personas, la necesitamos para hacer funcio-nar los aparatos eléctricos como el microondas o la televisión.

• Energía interna. Los cuerpos están formados por partículas muy pequeñas llamadas átomos. La energía interna de los cuerpos es la que se produce por el movimiento de sus átomos. Cuando los cuerpos se calientan, sus átomos se mueven más rápido y generan más energía interna.

• Energía radiante o electromagnética. Es la energía que puede transmitirse a través de ondas electromagnéticas, como las ondas de la luz, del televisor, la radio o el microondas.

• Energía química. La presentan los compuestos químicos. La gaso-lina, los alimentos o las pilas y baterías, almacenan energía química.

• Energía nuclear. Es la que se obtiene del núcleo de ciertos áto-mos. Podemos obtener energía de los átomos de dos formas:

– Fisión del núcleo. Se produce una rotura del núcleo, lo cual libera gran cantidad de energía nuclear.

– Fusión nuclear. Se unen los núcleos de varios átomos, lo que también produce una gran cantidad de energía.

Fisión nuclear

Energía

Energía

Fusión nuclear

• Energía térmica. Provoca cambios de temperatura en los cuer-pos. El paso de esta energía de un cuerpo a otro se llama calor.

Los ladrillos que están en lo alto de la grúa tienen energía potencial, pero no cinética. El ladrillo que está cayendo gana energía cinética, pero va perdiendo energía potencial en la caída. Los ladrillos que están en el suelo no tienen energía potencial ni cinética.

En las centrales nucleares, se transforma la energía que liberan los núcleos de los átomos en energía eléctrica.

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Las fuentes de energía y sus tipos4Las fuentes de energía son aquellos medios naturales o artifi-ciales de los que podemos extraer energía.

Existen dos tipos de fuentes de energía: renovables y no renovables.

Fuentes de energía

Renovables: Son aquellas fuentes que no se agotan a escala humana.

No renovables: Son aquellas fuentes de energía que se agotan.

El sol, el viento, el agua de los ríos y océanos son fuentes de energía renovables. Estas energías no contaminan el medio ambiente.

El petróleo, el carbón, el gas natural y el uranio son las principales fuentes de energía no renovables. Estas energías contaminan el medio ambiente.

Fuentes no renovables5La mayoría de energías que utilizamos en el mundo procede de fuen-tes de energía no renovables. Estas fuentes presentan dos grandes inconvenientes:

• Se agotarán en un futuro y desaparecerán.

• Contaminan el medio ambiente por la cantidad de gases y resi-duos que generan.

Fuentes no renovables Origen Usos Extracción y transporte

Carbón Es una roca sedimentaria que procede de grandes bosques enterrados hace millones de años.

En las centrales térmicas, se quema el carbón para conseguir energía eléctrica.

Se extrae de las minas a cielo abierto o de minas subterráneas. Estas minas a veces se encuentran a gran profundidad, lo que hace que su extracción sea peligrosa y poco rentable.

Petróleo Es una roca sedimentaria que procede de restos marinos enterrados hace millones de años.

Es la fuente más utilizada en la actualidad. Se utiliza como combustible, o para la fabricación de pinturas, plásticos, asfalto,…

Se extrae por medio de pozos y se transporta por grandes tuberías llamadas oleoductos y barcos petroleros.

Gas natural Se forma en los lugares donde hay petróleo.

Para cocinar o calentarnos, como combustible y, en las centrales térmicas, para producir electricidad.

El gas se transporta con buques cisterna y por enormes tuberías llamadas gasoductos.

Uranio Es un elemento químico que forma parte de algunos minerales.

Producción de electricidad en las centrales nucleares.

En las centrales nucleares se extrae la energía de los átomos. Son necesarias grandes medidas de seguridad, ya que los escapes radiactivos y los residuos nucleares son muy dañinos para la salud.

Petróleo: 6,7 %

Gas natural: 37,3 %

Uranio: 17,8 %

Renovables: 25,7 % Carbón:

12,5 %

Proporción de las fuentes de energía utilizadas en la producción de energía eléctrica en España, en 2009.

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Fuentes renovables de energía (I). Hidráulica, solar y eólica6

A diferencia de la energía procedente de fuentes no renovables, la energía que procede de las fuentes renovables posee dos importantes ventajas:• No se agota, existen cantidades ilimitadas e inagotables a escala

temporal humana.• Es una energía limpia, respetuosa con el medio ambiente y que no

produce gases contaminantes.

Las principales fuentes renovables de energía son: hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y mareomotriz.

Aunque estas fuentes renovables de energía también presentan algu-nos inconvenientes.

Hidráulica: 38,1%Eólica: 48,6%

Proporción de las fuentes renovables de energía utilizadas en la producción de energía eléctrica en España, en 2009.

Solar: 8,2 % Biomasa: 5,1%

Fuentes renovables Origen y utilización Ventajas Inconvenientes

Energía hidráulica Se obtiene de las aguas que se almacenan en los embalses.

El agua retenida por la presa cae a gran velocidad y al pasar por una turbina, se transforma la energía cinética del agua en movimiento, en energía eléctrica.

No contamina.

El agua de los embalses se puede utilizar para la agricultura.

Es fácil de mantener.

Depende de las lluvias del lugar. La energía eléctrica se transporta por una complicada y cara red de cables eléctricos. La rotura de la presa puede inundar los terrenos cercanos. La construcción de una presa afecta al terreno, a los animales y a las plantas que allí habitan.

Energía solar La energía procede del Sol. Se utilizan placas solares, para captar la energía del Sol que podemos transformar en energía eléctrica o en calor.

En España, por su elevado número de horas de sol al año, resulta una energía rentable.

Es inagotable.

No contamina, no ensucia ni produce ruido.

Se puede instalar en cualquier sitio.

Depende de la cantidad de horas de Sol de una zona.

No puede almacenarse la energía.

Las placas solares ocupan grandes extensiones de terreno que no se pueden aprovechar para otros usos como el cultivo.

Energía eólica El movimiento del aire produce energía cinética que un aerogenerador (molino de viento) transforma en energía eléctrica.

España es uno de los países donde el uso de la energía eólica está más extendido.

No se agota.

Es barata.

No contamina ni ensucia.

Depende del viento, que puede cambiar en pocas horas.

Los molinos producen ruidos.

Necesita mucho terreno para su instalación.

Los molinos afean el paisaje.

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Fuentes renovables de energía (II). Biomasa, geotérmica y mareomotriz7

Estas tres fuentes renovables de energía, transforman la energía de la materia orgánica, del calor de la tierra o del mar, en energía eléctrica.

También la energía que se obtiene de estas tres fuentes es limpia, respetuosa con el medio ambiente, inagotable a escala temporal hu-mana y con bajas emisiones de gases contaminantes.

Hoy día las fuentes de energía más utilizadas a nivel mundial son el carbón y el petróleo. Pero como son fuentes no renovables la ten-dencia actual es ir utilizando las fuentes renovables de energía. En España la energía solar y la energía eólica resultan muy rentables.

Fuentes renovables Origen y utilización Ventajas Inconvenientes

Biomasa Es cualquier fuente que emplea materia orgánica para convertirla en energía.

Las principales fuentes de energía de biomasa son:

– Residuos de la agricultura: cortezas, leña, rastrojos...

– Plantaciones de remolacha o cereales para la obtención de energía.

– Desechos de los animales.

– Residuos urbanos: basura orgánica y agua residual.

No contamina.

Reduce los residuos y los transforma en energía y combustibles ecológicos.

Produce poca cantidad de energía.

El transporte y la manipulación de los restos orgánicos son caros.

Energía geotérmica Es la energía que proviene del interior de la Tierra. Se introduce agua a través de pozos donde ha existido actividad volcánica reciente. El calor de la tierra calienta el agua para el uso de la calefacción. En España, solo hay zonas calientes en las islas Canarias por su naturaleza volcánica.

Es inagotable.

No contamina, no ensucia ni produce residuos.

La instalación de una central geotérmica y su mantenimiento pueden resultar muy costosos.

Energía mareomotriz Es la energía que se obtiene del movimiento de subida y bajada de las mareas, que hacen girar las turbinas para generar energía eléctrica.

No se agota.

No produce residuos.

No contamina.

Es una energía cara.

Se produce poca cantidad y solo en zonas costeras.

Afecta a los animales y plantas que habitan en la zona.

Llamamos materia orgánica a aquella que forma parte de los seres vivos, como los animales o las plantas.

RECUERDA

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El futuro de la energía8El uso de la energía ha permitido a las personas progresar y tener una vida más cómoda.

Pero este progreso ha supuesto un deterioro del medio ambiente, por el uso de las fuentes no renovables de energía como el carbón, el petróleo o el gas natural.

Mientras que los científicos encuentran nuevas tecnologías que nos permitan aprovechar mejor todas las fuentes renovables de energía, la sociedad debe aplicar unas medidas de ahorro energético que nos permitan:

• Disminuir el nivel de contaminación del planeta.

• Retrasar el agotamiento de las fuentes de energía no renovables, para que las generaciones futuras puedan aprovecharlas.

Algunas medidas de ahorro energético que podemos aplicar cada uno de nosotros son las siguientes:

Los electrodomésticos de clase A son los que menos energía consumen. Los de la clase G son los que más energía consumen.

Apagar las luces que no se estén utilizando y aprovechar en lo posible la luz natural.

Apagar totalmente los aparatos y evitar hacerlo con el mando a distancia, ya que de este modo siguen consumiendo electricidad.

Utilizar la olla a presión, porque ahorra mucha energía.

Utilizar bombillas de bajo consumo, que duran hasta ocho veces más y consumen hasta un 75 % menos de

electricidad.

Comprar electrodomésticos de clase A, que son los que menos energía consumen.

Utilizar el transporte público.

Comprobar el aislamiento de las ventanas. Utilizar cintas

aislantes y dobles ventanas que reduzcan la pérdida de calor.

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ResumenLA ENERGÍA

La energía es

LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA SON:

• La energía se almacena.

• La energía se

• La energía se

• La energía se

• La energía se

LAS DISTINTAS FORMAS DE ENERGÍA SON:

• Energía mecánica, que es la suma de dos energías, y .

– Energía cinética es

– Energía potencial es

• Energía eléctrica es

• Energía interna es

• Energía electromagnética o radiante es

• Energía química es

• Energía nuclear es la que procede de los núcleos de átomos, como el uranio.• Energía térmica es

LAS FUENTES DE ENERGÍA

Las fuentes de energía son

Se pueden clasificar en no renovables y renovables.

SON FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA:

• El petróleo, , y

Presentan dos grandes inconvenientes:

–

–

SON FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA:

• . Se obtiene a partir del agua.

• Solar. Se obtiene a partir del .

• . Se obtiene a partir del viento.

• Biomasa. Se obtiene a partir de la .

• Geotérmica. Se obtiene a partir de .

• Mareomotriz. Se obtiene a partir de .

Presentan dos grandes ventajas:

– .

– .

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Conceptos de calor y temperatura1¿Qué es el calor?

El calor es la energía interna que se transmite de un cuerpo caliente a otro más frío cuando están en contacto y con diferente temperatura.

El calor es energía térmica que pasa de un cuerpo a otro, es decir, los cuerpos ganan o pierden calor. Por ejemplo: si introducimos un trozo de hierro a 80 ºC (caliente) en un cazo con agua a 15 ºC (agua fría), el hierro se enfriará y el agua se calentará. El calor habrá pasa-do del hierro, que estaba a más temperatura, al agua, que estaba a menos temperatura.

Al cabo de cierto tiempo, los dos cuerpos (el hierro y el agua) cogen la misma temperatura y se alcanza el equilibrio térmico.

Para que dos cuerpos estén en equilibrio térmico, el cuerpo caliente transmite calor al cuerpo más frío.

Medida del calor

La unidad internacional que se utiliza para medir el calor es el julio (J), aunque también se utilizan las calorías (cal).

1 J 5 0,24 cal (1 julio equivale a 0,24 calorías)

1 cal 5 4, 18 J (1 caloría equivale a 4,18 julios)

¿Qué es la temperatura?

Todas las sustancias están formadas por partículas (átomos y molé-culas) que están en continuo movimiento. Este movimiento se llama agitación térmica. Cuanto más alta es la temperatura, más rápida-mente se mueven las partículas.

Si un cuerpo se encuentra a mayor temperatura que otro, indica que sus partículas se mueven más deprisa. Debido a esta agitación, cada partícula posee energía cinética.

La energía que desprenden todas las partículas al moverse se llama energía interna. Al aumentar la temperatura de un cuerpo, aumenta su energía interna.

La temperatura es la forma de medir la energía interna de un cuerpo.

Lo que queremos decir realmente cuando decimos que algo está ca-liente o que está frío es que su temperatura es alta o baja.

Cuando decimos que un objeto «está caliente», no significa que tiene mucho calor, sino que su temperatura es elevada.

Cuando nos sirven una bebida caliente, según pasa el tiempo se va enfriando. Existe una transferencia de calor, que cesa cuando la bebida alcanza la misma temperatura que el ambiente.

En el agua hirviendo, es decir, a alta temperatura, las moléculas se mueven rápidamente.

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Los efectos del calor sobre los cuerpos 2

Cuando se da calor a un cuerpo aumenta el movimiento de sus partículas, es decir, la energía cinética de cada una, y, por lo tanto, aumenta la energía interna y su temperatura.

Dilatación y contracciónCuando un cuerpo se calienta, las partículas que lo forman se mue-ven más deprisa, necesitan más espacio para desplazarse y por lo tanto, el tamaño aumenta; se produce una dilatación.

Si el cuerpo pierde calor, sucede lo contrario: sus partículas se mueven menos, se enfría y disminuye su tamaño; se produce una contracción.

La dilatación se produce cuando un cuerpo se calienta y aumenta su tamaño.

Todos los cuerpos, ya sean sólidos, líquidos o gaseosos, varían su tamaño cuando intercambian calor con otro cuerpo. La dilatación es la causa de grandes cambios en los cuerpos.

Cambios de estadoLa materia se puede presentar en tres estados según el movimiento de sus partículas:

• En estado sólido. Las partículas están ordenadas, muy juntas, unidas, y no se desplazan (el hielo, el hierro, la madera, etc.).

• En estado líquido. Las partículas están muy cerca unas de otras, pero se mueven con libertad y de forma desordenada (el agua, el aceite, etc.).

• En estado gaseoso. Las partículas están muy separadas y se mue-ven deprisa ocupando mucho más espacio (el aire, el gas de un globo, etc.).

Los cambios de estado de la materia son:

• Fusión. Es el paso de estado sólido a líquido cuan-do aumenta de temperatura. (La cera de una vela).

• Vaporización. Es el cambio de estado líquido a ga-seoso cuando se calienta. (Cuando hierve el agua).

• Condensación. Es el paso de estado gaseoso a lí-quido cuando choca con una superficie más fría. (En el cuarto de baño, el vapor del agua caliente de la ducha, al chocar con el espejo, se condensa).

• Solidificación. Es el cambio de estado líquido a só-lido cuando se enfría. (El hielo).

La temperatura a la que se funde o derrite una sustancia recibe el nombre de punto de fusión, y la temperatura a la que una sustancia ebulle o hierve recibe el nombre de punto de ebullición.

¿SABÍAS QUE…?

Fusión

Solidificación

Cambios de estado

Vaporización

CondensaciónLíquido

Sólido

Gas

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Comparación entre las escalas Fahrenheit (ºF), Celsius (ºC) y Kelvin (K) del punto de fusión y de ebullición del agua.

La medida de la temperatura 3Existen varias escalas termométricas que sirven para medir la tempe-ratura. Estas escalas son: Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) y Kelvin (K).

Escala Celsius (ºC)La escala Celsius es la más usada en el mundo. Mide la temperatura en grados Celsius (ºC). En esta escala, el hielo se funde a 0 ºC y el agua hierve a 100 ºC. Entre estas dos medidas hay 100 partes iguales que valen 1 grado cada una; se trata de una escala centígrada.

La temperatura menor de cero grados se señala con números negati-vos y se llama temperatura bajo cero.

Escala Fahrenheit (ºF)La escala Fahrenheit mide la temperatura en grados Fahrenheit (ºF).

En esta escala, el hielo se funde a 32 ºF y el agua hierve a 212 ºF. Entre estas dos medidas hay 180 partes iguales. No es una escala centígrada.

Escala Kelvin (K)La escala Kelvin mide la temperatura en grados Kelvin (K) y es la más utilizada por los científicos.

En esta escala, el hielo se funde a 273 K y el agua hierve a 373 K. En-tre estas dos medidas hay 100 partes iguales que vale 1 K cada una, por lo tanto, se trata de una escala centígrada.

La unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el Kelvin (K).

Para pasar de grados Kelvin a grados Celsius, hay que restar 273 a la temperatura en Kelvin:

Temperatura Celsius 5 Temperatura Kelvin 2 273

Para cambiar de grados Celsius a grados Kelvin, hay que sumar 273 a la temperatura en grados Celsius:

Temperatura Kelvin 5 Temperatura Celsius 1 273

El termómetro 4Para medir la temperatura de los cuerpos utilizamos el termómetro.

Un termómetro está formado por un tubo de vidrio muy fino por el que se mueve un líquido, que puede ser alcohol o mercurio, y una escala graduada.

Cuando se pone el termómetro en contacto con un cuerpo, el líqui-do se dilata al aumentar la temperatura y sube por dentro del tubo marcando la temperatura que nosotros leemos. Cuando la tempera-tura disminuye ocurre lo contrario, el líquido se contrae y baja.

La mayor parte de los termómetros clínicos son electrónicos y muestran la temperatura en una pantalla.

º F º C K

212

32 0 273

100 373

Escala graduada. La temperatura que indica este termómetro es de 25 ºC.

150

La propagación del calor5El calor puede pasar de un cuerpo a otro o ir de un punto a otro den-tro de un mismo cuerpo. Lo puede hacer de tres formas diferentes: por conducción, por convección o por radiación.

Conducción

La conducción es la forma en que el calor se transmite de un punto a otro de un objeto sólido.

Por ejemplo: si calentamos la punta de una barra de metal, poco a poco el calor pasa a través de todas las partículas hasta que se calien-ta completamente toda la barra. El calor viaja por conducción de la parte más caliente de la barra a la más fría.

Convección

La convección es la forma en que el calor se transmite de un punto a otro en los líquidos y los gases.

Por ejemplo: al calentar un líquido, la parte del fondo está más cerca del fuego, se calienta más y sube, mientras que la parte más fría del líquido baja. Ese movimiento producido por diferencia de tempera-tura hace que el calor se transmita a todo el líquido. Así se forma una corriente llamada corriente de convección.

Radiación

La radiación es la forma en que el calor se transmite por medio de ondas.

Por ejemplo: el calor que recibimos del Sol se transmite por radia-ción, viaja por ondas a través del vacío del espacio antes de llegar a la Tierra.

Partículas del sólido

El calor se propaga hacia el resto de las partículas del sólido.

Partículas del gas

Partículas del líquido

Corrientes de convección

Si un cuerpo está muy caliente emite radiación. Al acercar la mano a la barra de hierro al rojo vivo sin llegar a tocarla, notaremos el calor por la radiación.

Un invernadero es una construcción de cristal o plástico en la que la radiación del Sol atraviesa paredes transparentes; así entra la luz del Sol que calienta el suelo y el aire interior. Las paredes de cristal impiden que el aire caliente escape, manteniéndose una temperatura interior alta. En el invernadero se cultivan plantas durante todo el año.

¿SABÍAS QUE…?

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Pelo

Epidermis

Corpúsculo de Ruffini

Corpúsculo de Krause

Conductores y aislantes térmicos6Dependiendo de la facilidad o dificultad que tengan los cuerpos para transmitir calor, los podemos clasificar en conductores térmicos (transmiten calor) o aislantes térmicos (no transmiten bien el calor).

Conductores térmicosSon materiales que transmiten bien el calor. Los metales son buenos conductores del calor, por ejemplo: el oro, la plata, el hierro, etc.

Aislantes térmicosSon materiales que no transmiten bien el calor ya que contienen aire en su interior. Por ejemplo: la madera, el plástico, el corcho o el cristal son aislantes térmicos.

Los tejidos de nuestro cuerpo también son buenos aislantes. Por eso, el interior de nuestro organismo puede mantenerse caliente a una temperatura de 37 ºC incluso en un ambiente frío.

La piel como órgano de percepción de calor7

La piel contiene en su interior varios termorreceptores encargados de notar los cambios de temperatura. Hay dos tipos de termorreceptores:

• Corpúsculos de Ruffini. Son los encargados de notar la sensa-ción de calor en nuestro cuerpo. Están en la zona profunda de la piel. Tenemos muchos en la cara.

• Corpúsculos de Krause. Son los encargados de notar la sensa-ción de frío en nuestro cuerpo. Los corpúsculos de Krause son más abundantes que los de Ruffini, por eso, las personas somos más sensibles al frío que al calor. Hay muchos en la espalda, una de las partes más sensibles al frío.

Las ventanas de doble cristal llevan una cámara de aire que aísla bien y no deja perder el calor.

Los termorreceptores de nuestra piel notan si la temperatura de un objeto es más caliente o fría que la de nuestro propio cuerpo.

Estructura de la piel.

¿SABÍAS QUE…?

Pensamos que un jersey de lana o una manta «nos dan calor» y nos protegen del frío. Sin embargo, lo que de verdad ocurre es que el jersey o la manta mantienen una capa de aire entre nuestro cuerpo y la prenda, que nos aísla del frío del exterior, evitando que nuestro cuerpo pierda calor.

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