CALOR Y TEMPERATURA

Las estudiantes:  Carol Cabezas, Laura Cossio y  Ana Maria Ramirez  realizan este aporte para toda aquella persona que quiera aprender sobre el tema Calor y temperatura.

CALOR Y TEMPERATURA

En el lenguaje cotidiano afirmamos que la cantidad de agua cuya masa es menor está más caliente que la cantidad de agua cuya masa es mayor, es decir, que el cuerpo que está más caliente, le corresponde una mayor temperatura.

El calor es energía en tránsito, es decir, que los cuerpos ceden o ganan calor, pero no es correcto decir que un cuerpo posea calor, de la misma manera que es incorrecto decir que un cuerpo le transfiere temperatura a otro.

Cuando se cede calor a un cuerpo, la velocidad de las partículas que lo constituyen aumenta y este aumento de la energía cinética promedio de las partículas es mayor cuanto más calor se transfiera al cuerpo.

MEDIDA DE LA TEMPERTURA

El termómetro es el instrumento utilizado para medir la temperatura. Su funcionamiento se basa en dos hechos:

  • Las propiedades de los cuerpos al variar se temperatura
  • La temperatura adquirida por dos cuerpos en contacto

Escalas termométricas son:

  • Escala centígrada o Celsius: en esta, la temperatura de fusión del agua es 0 °C y la temperatura del punto de ebullición del agua es de 100 °C
  • Escala absoluta o Kelvin: en esta, el punto de fusión del agua es 273 K y el punto de ebullición del agua es de 373 K.

Una temperatura en grados centígrados, se puede expresar en grados Kelvin mediante la ecuación

TK = Tc + 273                     ECUACION 1

  • Escala Fahrenheit: en esta escala el punto de fusión del agua es de 32 °F y el punto de ebullición del agua es de 212 °F.

Una temperatura en grados centígrados, se puede expresar en grados Fahrenheit mediante la ecuación

TF = 9/5 TC + 32                  ECUACION 2

MEDIDA DEL CALOR

Las ideas del calor han cambiado en los últimos siglos:

  • Existió la teoría del fluido tenue, que situados en los poros de la materia pasaba de los cuerpos calientes en los que supuestamente se halla más cantidad.
  • Cuando Thompson observó que los metales se calentaban excesivamente al ser perforados por un taladro y que la absorción de calor era tanto mayor cuanto mayor era el tiempo que duraba el taladro.
  • Las experiencias de Joule y Mayer acerca de la conservación de la energía, apuntaban al calor como una forma más de energía. El calor no solo era capaz de aumentar la temperatura sino que además podía mover los cuerpos y realizar un trabajo.

CALOR Y LA VARIACION DE LA TEMPERATURA

Cuando un cuerpo absorbe calor, es posible que se produzca un aumento en la temperatura, mientras que, si el cuerpo cede calor es posible que su temperatura disminuya.

  • Relación entre el calor suministrado y el aumento de la temperatura para una masa constante de una sustancia: cuando se suministra calor a una sustancia y se produce un aumento de la temperatura, la cantidad de calor suministrado es directamente proporcional al aumento de temperatura
  • Relación entre el calor suministrado y la más a para un aumento constante de temperatura de una misma sustancia: cuando se suministra calor a diferentes masas de la misma sustancia y en todos los casos se produce el mismo aumento de la temperatura, entonces se dice que el calor suministrado es directamente proporcional a la masa de la sustancia
  • Relación entre el calor suministrado y el material del cual está constituida la sustancia para masas y aumentos de temperatura constantes: cuando se suministra calor a iguales masa de diferentes sustancias, en las cuales se producen iguales aumentos de la temperatura.

El calor específico de un material es la cantidad de calor que se debe suministrar a un gramo de una sustancia para que su temperatura aumente en un grado centígrado.

Para que se produzca un aumento o una disminución de la temperatura, se necesita:

  • La masa del cuerpo
  • El calor especifico
  • La variación de la temperatura

Esto se expresa con la siguiente ecuación

Q = m * ce *     T                       ECUACION 3

EQUILIBRIO TERMICO

Dos objetos alcanzan equilibrio térmico, cuando estos dos cuerpos se ponen en contacto a diferente temperatura, después de determinado tiempo alcanzan la misma temperatura.

Si los cuerpos no están a la misma temperatura en porque llevan en contacto menos tiempo del necesario para que alcance el equilibrio.

Q abs = – Q ced                                    ECUACION 4

TRANSMICION DEL CALOR

Cuando hay diferencia en la temperatura de dos cuerpos, se establece un transporte de calor que puede producirse por 3 formas.

Conducción del calor

Es la forma en que el calor se propaga en los cuerpos sólidos, esta transferencia a través de un cuerpo no implica transporte de materia a lo largo del cuerpo.

Por ejemplo cuando colocamos al fuego uno de los extremos de una varilla metálica, después de un tiempo, la temperatura del otro extremo aumenta.

En los sólidos, los átomos ocupan posiciones casi fijas, de tal manera que cuando la temperatura aumenta, cada átomo se aleja mayor distancia a partir de la posición a la cual vibra.

En los metales, los electrones de valencia que están situados cerca de la fuente de calor aumentan su energía cinética, y transfieren los electrones más cercanos a ellos.

La rapidez con la cual se propaga el calor se expresa como

Q               k * A * (T1 – T2)                       ECUACION 5

T                        e

Convección del calor

Es la forma en que el calor se propaga en los líquidos y en los gases, esta transferencia implica el transporte de materia.

Por ejemplo cunado colocamos las manos cerca de la parte superior de una superficie caliente y detectamos un aumento en la temperatura.

Radiación del calor

Es la forma en que el calor se propaga aun cuando no haya medio material, esta transmisión se produce mediante la propagación de ondas electromagnéticas.

Este proceso se explica en virtud de que al incidir las ondas electromagnéticas a un cuerpo pueden agitar las partículas cargadas eléctricamente en su interior, y por esto se transfiere energía, la cual se manifiesta en el aumento de la temperatura.

La dilatación

Al aumentar la temperatura de una sustancia, aumenta también el movimiento de las moléculas que la forman, generando una separación en ellas.

Por ejemplo cuando observamos las grietas que hay en las carreteras, por efecto de absorción de calor por parte del asfalto en épocas de verano.

Dilatación de solidos

Esta se presenta en tres partes:

ª  Dilatación lineal: por ejemplo cuando una varilla larga experimenta un aumento en la temperatura, también expresa dilatación, el aumento de su longitud es considerablemente, mayor que el aumento de su diámetro.

L = a L0      T                         ECUACION 6

ª  Dilatación superficial: es cuando un sólido tiene forma de lámina, la dilatación afecta sus dos dimensiones.

β= 2 a                           ECUACION 7

ª  Dilatación volumétrica: si ninguna de las dimensiones se destaca sobre las otras, las tres dimensiones se dilatan por igual produciéndose así una dilatación cubica

V = y * V0 *      T                     ECUACION 8

ª  Dilatación en líquidos: cuando los líquidos se calientan es más difícil medir el cambio de volumen en los sólidos, ya que a la vez que el líquido se dilata, el recipiente que lo contiene también.

Aunque la mayoría de las sustancias se dilatan al calentarse, el comportamiento del agua a temperaturas comprendidas entre 0 °C y 4°C es diferente.

ª  Dilatación en gases: cuando aumenta la temperatura de un gas pueden producirse dos fenómenos:

t  Si la presión no varía, el volumen del gas aumenta: esto se debe a que la energía comunicada al gas se emplea en aumentar la energía cinética de la moléculas , aumentando también su temperatura

t  Si el volumen del gas no varía, la presión delgas aumenta: por ejemplo cuando se llenan de aire los neumáticos de las ruedas de un carro. La presión de las ruedas se debe medir cuando el aire en su interior esta frio; ya que si se llenan cuando su interior tiene una temperatura elevada, al enfriarse la presión sería menor.

PRESENTACIÓN EN PREZI

CUESTIONARIO EN LINEA

classtest?TLRD9884

LABORATORIO

http://www.youtube.com/watch?v=9uBuGOtg3VI&feature=g-upl

Vídeos de apoyo

  1. Sara Daniela Parra

    Se denomina calor a la cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Así que cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo.

    La temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene o puede rendir).

    En las diferencias entre calor y temperatura, todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo, esto no es así. El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes.

    Como ya dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energía. El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo.

    Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamaño, la temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100° C, pero el que tiene más agua posee mayor cantidad de calor.

    El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. La temperatura no es energía sino una medida de ella; sin embargo, el calor sí es energía.

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