Calor y Temperatura

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Calor y Temperatura

  1. 1. U de G| EPRA | TICs II Proyecto Personal de Investigación Documental. Nombre del Kenia Rubicelia González Jiménez estudiante: Nombre del Fecha de Investigación Documental envió 20/ Abril/ 2011 proyecto Competencia Aprender a dominar la herramienta de investigación documental, utilizar la tabla de particular cotejo y rúbrica, con la que me apoyare para elaborar mi propio proyecto personal.Nombre de la Materia: Física IINombre del profesor: Juan José Ramírez AguayoTema: La Energía térmicaModulo:1Página de la guía en la que se encuentra el proyecto: 17Reto: Explicar y abordar claramente los conceptos y procesos del tema de la energía térmica.Meta: Hacer comprender fácilmente el tema, con un método de estudio eficaz.Duración: 3 semanasPeriodo: Del 8 al 26 de Febrero del 2010. Tiempo estimado: 15 hrs. Inicio: Termino: 100 puntos. (Si esta todo completo y de acuerdo a todos los requisitos de la tabla de Valor: cotejo y de la rúbrica respectiva. Además de escribir con honestidad y puntualidad) El llenado del formato se hará con letra arial tamaño 11, en color negro normal y al menos completando con 15 paginas como minimo. Justificando el texto y aliniando las Nota: imágenes. Trabajos se sean iguales o parecidos al de algún compañero serán automáticamente anulados los dos.Desarrollo: Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  2. 2. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental UNIVERSIDAD de Escuela Preparatoria Regional Ameca Profesor: Juan José Ramírez Aguayo Profesión: Ingeniero químico Materia: Física II Tema: La energía térmicaEstudiante: Kenia Rubicelia González Jiménez Grado y Grupo: 2º B Turno: Matutino Ameca Jalisco, a 20 de Abril de 2011 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  3. 3. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalÍndiceObjetivo General 3Introducción 3Justificación 4Energía térmica 5Calor 5-Transmisión del calor 6-8-Unidades de medida del calor 8-Medida experimental del calor 8-10-Calor específico 10-12-Historia 12Temperatura 12-Unidades de temperatura 12- 13-Termómetros 14- 15-Sensación térmica 16-Relación entre temperatura y calor 17Conclusión 18Resumen 19Opinión 20Referencias bibliográficas 21 2 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  4. 4. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental • ENERGÍA TÉRMICAObjetivo GeneralEs importante ampliar nuestros conocimientos sobre el calor y la temperatura, para ello se quiereexplicar detalladamente los conceptos relacionados, las características y los procesos queforman parte de estos temas. Descubrir y aprender cosas tan básicas que no son ni difíciles niaburridas entender, así como saber relacionarlos y distinguirlos de todas las actividades osituaciones de nuestra vida cotidiana. Principalmente llevar a cabo un trabajo que sea entendibley entretenido para el interés del lector y que queden claros todos los subtemas que acontinuación se presentarán.IntroducciónDesde la antigüedad, el ser humano ha tenido la necesidad de proteger su cuerpo del fríoutilizando pieles de animales con que cubrirse y evitar congelarse, sin pensar, que con esemecanismo hace que aísle a su cuerpo de las bajas temperaturas del ambiente. Eso hoy en díaes una de las formas que practicamos todas las personas diariamente para sentirnos en buenascondiciones. Así como calentar la comida dentro de un sartén poniéndola al fuego para que separica o prender el boiler cuando hace frío para que el agua este calientita y muy agusto. En fin haymuchas situaciones que se pueden mencionar para referirnos al calor, la temperatura y energíatérmica.Ahora que sabemos que estos temas van fuertemente ligados y forman parte cotidiana de la vidamoderna, tenemos que tomar en cuenta que también se hablan de ellos en diferentes medios decomunicación, cuando se transmite información relacionada con el estado del tiempo, lasmareas, el clima, etc. Como público que somos y más aún observadores críticos, apreciamosque estos conceptos se manifiestan y se muestran con imágenes e ilustraciones no muy claras,es decir no se le da tanto valor a los auténticos significados que la investigación científica halogrado para estos temas, en química, física, termodinámica y otras ciencias.El calor y la temperatura, como otros fenómenos físicos han desconcertado desde hace muchotiempo a algunos pensadores. Es decir básicamente preguntar ¿qué es?, ¿cómo actúa? Etc.Para darnos una idea, el calor es una energía en tránsito, siempre fluye de una zona de mayortemperatura a una zona de menor temperatura con la que eleva la temperatura de la segunda yreduce la de la primera hasta quedar en equilibrio. Sin embargo hay tres formas en las que sepuede transferir el calor, por conducción en metales, por convección en líquidos y gases y porradiación con los rayos solares. Además que como otros conceptos de física tienen su unidad demedida, el calor tiene el suyo, el julio.Por otra parte la temperatura se conoce como el grado de energía interior de un cuerpo, ypodemos conocer la temperatura de algún cuerpo utilizando instrumentos especiales para cadanecesidad, es decir los termómetros, más adelante aprenderemos para que nos sirven losdiferentes tipos de termómetros. Al igual, conoceremos sobre cada una de las escalas paramedir la temperatura que son los grados Celsius, Fahrenheit y Kelvin estos basados en unasmedidas que indican el punto de fusión y ebullición y algunas de sus formulas. 3 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  5. 5. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalJustificaciónEstos temas son de suma importancia porque dependemos totalmente de ellos. El calor es partede nuestra vida diaria, partiendo desde la temperatura de nuestro cuerpo, hasta los fenómenosde la naturaleza que suceden día a día. Por ello estudiar sus conceptos y todos los procesos quese involucran para generarlos son importantes para tener una explicación concreta de lo quepasa a nuestro alrededor y saber responder por qué suceden esos fenómenos. Tal vez hemossentido ‘calor’, hablamos de sensaciones, pero no nos hemos adentrado en el tema ni siquierapara medir la cantidad de calor que contiene un cuerpo, ni expresar la temperatura. No es algodel otro mundo es algo fácil si se le echa ganas saber más de ello.El calor es una fuente indispensable para la vida, necesitamos conocer un poco acerca de lasdistintas formas en la que se manifiesta para comprender mejor las transformaciones físicas ybiológicas que tienen lugar en nuestro planeta. Este es uno de los tantos fenómenos que tieneun equilibrio tanto en el interior de los cuerpos como con el exterior o el medio ambiente.No hay mejor cosa que aprender y más si se trata de las cosas que suceden en el mundo entero.Hay que darnos la oportunidad de abrirnos al mundo de la información y enriquecernos de esosconocimientos que son necesarios y fundamentales para darnos cuenta que todo tiene unproceso. Se ocupa identificar la importancia de estos conceptos y el impacto o la forma en quese relacionan con nosotros. 4 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  6. 6. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalContenidoENERGÍA TÉRMICALa energía térmica es la energía liberada enforma de calor, obtenida de la naturaleza. Y sedebe al movimiento de las partículas queconstituyen la materia.Un cuerpo a baja temperatura tendrá menosenergía térmica que otro que esté a mayortemperatura. Cuando dos cuerpos a diferentestemperaturas se ponen en contacto, elcaliente comunica energía al frío; el tipo deenergía que se cede de un cuerpo a otrocomo consecuencia de una diferencia detemperaturas, es precisamente la energíatérmica.La energía se manifiesta de muchas formas en lavida cotidiana, y el calor es una de las formasmás importantes para nuestro bienestar y parasubsistir un ejemplo claro es acondicionar latemperatura de nuestra casa cuando hace frío.EL CALOR El calor, es la energía que se transmite de un cuerpo a otro o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura (el más caliente) hacia el cuerpo de menor temperatura (el más frío), ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. Cuando dos sistemas entran en contacto, las partículas con mayor energía cinética transfieren, mediante choques, parte de su energía a las restantes partículas, de manera que al final la energía cinética media de todo el conjunto es la misma. 5 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  7. 7. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalTransmisión del calorEl calor puede ser transmitido de tres formas distintas: por conducción, por convección o porradiación.ConducciónMecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contactodirecto de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro deun cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas.En la superficie de contacto de los dos objetos las moléculasdel objeto que tiene mayor temperatura, que se mueven másdeprisa, colisionan con las del objeto que está a menortemperatura, que se mueven más despacio. A medida quecolisionan, las moléculas rápidas ceden parte de su energía alas más lentas. Estas a su vez colisionan con otras moléculascontiguas. Este proceso continúa hasta que la energía seextiende a todas las moléculas del objeto que estabainicialmente a menor temperatura. Finalmente alcanzan todas,la misma energía cinética y en consecuencia la mismatemperatura. Ejemplo, cuchara metálica en una taza de té.Las sustancias tienen distinta conductividad térmica, existiendo materiales conductorestérmicos y aislantes térmicos.Conductores térmicos: Son aquéllas substancias quetransmiten rápidamente la energía térmica de un punto aotro. Es una propiedad intrínseca de los materiales quevalora la capacidad de conducir el calor a través de ellos. Elvalor de la conductividad varía en función de la temperaturaa la que se encuentra la substancia, por lo que suelenhacerse las mediciones a 300 K con el objeto de podercomparar unos elementos con otros. Por ejemplo, losmetales como el cobre, aluminio, latón, hierro etc.Aislantes térmicos: Establece una barrera al paso del calorentre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse entemperatura, impidiendo que entre o salga calor del sistemaque nos interesa (como una vivienda o una nevera).Ejemplos: Vidrio, hielo, ladrillo rojo, madera, corcho, etc.Suelen ser materiales porosos o fibrosos que contienen aireen su interior. 6 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  8. 8. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalConvección Sólo se produce en fluidos (líquidos o gases), ya que implica movimiento de volúmenes de fluido de regiones que están a una temperatura, a regiones que están a otra temperatura. El transporte de calor está inseparablemente ligado al movimiento del propio medio. Ejemplo: los calefactores dentro de la casa. Al calentar, por ejemplo, agua en un recipiente, la parte del fondo se calienta antes, se hace menos denso y sube, bajando el agua de la superficie que está más fría y así se genera un proceso cíclico. En la convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia.Radiación Es el proceso por el cual se transmite energía a través de ondas electromagnéticas. Implica doble transformación de la energía para llegar al cuerpo al que se va a propagar: primero de energía térmica a radiante y luego viceversa. Por ejemplo, la Tierra recibe energía radiante procedente del Sol, gracias a la cual la temperatura del planeta resulta idónea para la vida.Todos los cuerpos radian energía en función de su temperatura. Cuanto mayor sea latemperatura, mayor será la energía de la radiación que emiten.Las radiaciones se clasifican, de menor a mayor energía en:Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Los cuerpos queabsorben las radiaciones, pero reflejan muy pocas, se perciben como oscuros o negros (si noreflejan ninguna). Por el contrario, los cuerpos que reflejan las radiaciones y absorben muypocas, se perciben como claros o blancos (si las reflejan todas). 7 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  9. 9. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalCaracterísticas:  La conducción pura se presenta sólo en materiales sólidos.  La convección siempre está acompañada de la conducción, debido al contacto directo entre partículas de distinta temperatura en un líquido o gas en movimiento.  En el caso de la conducción, la temperatura de calentamiento depende del tipo de material, de la sección del cuerpo y del largo del cuerpo. Esto explica por qué algunos cuerpos se calientan más rápido que otros a pesar de tener exactamente la misma forma, y que se les entregue la misma cantidad de calor.Unidades de medida del calorEl calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional su unidad es eljoule o julio (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es la caloría (cal).Caloría: es la unidad de energía necesaria para elevar 1º C la temperatura de un gramo deagua.Joule: la energía cinética de un cuerpo con una masa de 2 kilogramos que se mueve conrapidez un metro por segundo en el vacío.BTU: es una medida para el calor muy usada en Estados Unidos y en muchos otros países deAmérica. Es la cantidad de energía que se requiere para elevar un 1º F a la temperatura de unalibra de H20Equivalencias1 cal= 4.2 J ó 1 J = 0,24 cal BTU= 252.2 cal1 Kcal= 1000 cal BTU= 1,055 JMedida experimental del calorPara determinar, de manera directa, el calor que se pone de manifiesto en un proceso delaboratorio, se suele emplear un calorímetro. En esencia, se trata de un recipiente que contieneel líquido en el que se va a estudiar la variación de energía por transferencia de calor y cuyasparedes y tapa deben aislarlo, al máximo, del exterior.No sólo el líquido contenido en el calorímetro absorbe calor, también lo absorben las paredes delcalorímetro. Lo mismo sucede cuando pierde calor. Esta intervención del calorímetro en elproceso se representa por su equivalente en agua. La presencia de esas paredes, no ideales,equivale a añadir al líquido que contiene, los gramos de agua que asignamos a la influencia delcalorímetro y que llamamos "equivalente en agua". El "equivalente en agua" viene a ser "lacantidad de agua que absorbe o desprende el mismo calor que el calorímetro". 8 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  10. 10. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalUn termo de paredes dobles de vidrio, cuyas superficies han sido previamente metalizadas pordeposición y que presenta un espacio vacío entre ellas. En la tapa aislante suele haber un par deorificios para introducir un termómetro con el que se evaluaría el incremento (o decremento) dela temperatura interior del líquido, y un agitador para tratar de alcanzar el equilibrio térmico en suinterior lo más rápido posible.• El calor dilata los cuerpos: todos los cuerpos, cuando se calientan, aumentan de volumen;• El calor hace variar la temperatura.• Al aplicarle calor a una sustancia, se modifican los estados de la materia, (mientras que se produce el cambio de estado no aumenta la temperatura del cuerpo). El estado de agregación que adopta una sustancia depende de la presión y de la temperatura.Al hallarse tres formas o estados de agregación: sólido, líquido y gas en la materia,necesariamente han de existir dos puntos en los que el tipo de movimiento cambie. 9 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  11. 11. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental A estos procesos se les conoce como cambios de fase. Los posibles cambios de fase son: 1 - De estado sólido a líquido, llamado fusión, 2 - De estado líquido a sólido, llamado solidificación, 3 - De estado líquido a gaseoso, llamado evaporación o vaporización, 4 - De estado gaseoso a líquido, llamado condensación, 5 - De estado sólido a gaseoso, llamado sublimación progresiva, 6 - De estado gaseoso a sólido, llamado sublimación regresiva o deposición, 7 - De estado gaseoso a plasma, llamado ionización. 1 2 3 4 5 6Leyes de cambios a) A presión constante, temperaturas a las cuales se producen los cambios sólido- líquido (punto de fusión) y líquido- gas (punto de ebullición). b) A presión constante, mientras se esté produciendo el cambio de estado de una sustancia, su temperatura permanece constante.PropiedadesLa masa de la materia no cambia con el estado de agregación (si se vierte agua en un vaso ocuando se hiela, pasara exactamente lo mismo).El volumen, en los sólidos y líquidos no puede cambiar, ya que se dice que el espacio que dejanlas partículas es muy pequeño y son incomprensibles. En los gases hay grandes espacios entrelas partículas y puede variar el volumen.La forma, en los sólidos es constante porque las partículas están en posiciones fijas, y no sepueden trasladar. En gases y líquidos las partículas pueden trasladarse y ocupar distintasposiciones.La dureza, es la resistencia que oponen los sólidos a ser rayados. Ejemplo el diamante y el hieloson duros y la cera es blanda.La tenacidad, es la resistencia que oponen los sólidos a cambiar de forma o romperse.La fluidez, es la capacidad que posee la materia para moverse a través de pequeños orificios otuberías. Los líquidos pueden ser fluidos (agua) o viscosos, los gases tienen una fluidez elevada.La difusión, es la capacidad que posee para mezclarse entre sí.Calor específicoEl calor específico es la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de un gramo demateria. El concepto de capacidad calorífica es análogo al anterior pero para una masa de unmol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura química de la misma).El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que seproporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura: 10 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  12. 12. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental Donde: • Q es el calor aportado al sistema. • m es la masa del sistema. • c es el calor específico del sistema. • ΔT es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.Las unidades más habituales de calor específico son: [c] = [c] =El calor específico de un material depende de su temperatura; pero, en muchos procesos termodinámicossu variación es pequeña que puede considerarse que el calor específico es constante.De esta forma, y recordando la definición de caloría, se tiene que el calor específico del aguaes aproximadamente: =Calor específico molarEl calor específico de una sustancia es un índice importante de su constitución molecularinterna, y a menudo da información valiosa de los detalles de su ordenación molecular yde las fuerzas intermoleculares. En este sentido, con frecuencia es muy útil hablar decalor específico molar denotado por cm, y definido como la cantidad de energía necesariapara elevar la temperatura de un mol de una sustancia en 1 grado es decir, está definidapor:Donde n indica la cantidad de moles en la sustancia presente.Capacidad caloríficaLa capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menordificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajoel suministro de calor. Se denota por C y se define como: C= Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  13. 13. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental 11Dado que:HistoriaBenjamín Thompson y James Prescott Joule establecieron que el trabajo podía convertirse encalor o en un incremento de la energía térmica determinando que, simplemente, era otra formade la energía.TEMPERATURALa temperatura es una cualidad del calor que se puede considerar como el nivel que éstealcanza en los cuerpos. La temperatura de un cuerpo indica en qué dirección se desplaza elcalor al ponerse en contacto con otro, el cuerpo que está a mayor temperatura transfiere calor alque está a menor.Características: Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío. Por logeneral, un objeto más "caliente" que otro puede considerarse que tiene una temperatura mayor,y si es frío, se considera que tiene una temperatura menor. Es la energía asociada a losmovimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido de traslaciones, rotacional, o enforma de vibraciones.La temperatura es una propiedad intensiva, es decir que no depende del tamaño del sistema,sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la cantidad de sustancia ni delmaterial del que este compuesto.Unidades de temperaturaLas escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, lasrelativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala demedición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto. Mientras que lasescalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de definirse. Acontinuación, las escalas más importantes:RelativasGrado Celsius (°C). Para establecer una base de medida de la temperatura, se utilizaron lospuntos de fusión y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua que seencuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el punto de fusión. Una mezcla deagua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez 12 Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  14. 14. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documentalpunto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre éstos dos puntosen 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C, ahora llamado grado Celsius.Punto de fusión del hielo es de 0oC y 100ºC al punto de ebullición.Grado Fahrenheit (°F). Toma divisiones entre el punto de congelación de una disolución decloruro amónico (a la que le asigna valor cero) y la temperatura normal corporal humana (a laque le asigna valor 100). Es una unidad típicamente usada en los Estados Unidos; lastemperaturas de congelación y ebullición del agua al nivel del mar, son 32 y 212 oF.AbsolutasKelvin (k). La escala Kelvin es parte del cero absoluto y define la magnitud de sus unidades.Según esta escala las temperaturas de congelación y ebullición del agua son 273 y 373 K. 11El cero kelvin es el límite inferior en la temperatura que un cuerpo pueda alcanzar. Se le llama elcero absoluto. Esta temperatura nunca se ha alcanzado.Formulas para la conversión detemperaturas oDe grados Celsius a grados Fahrenheit F= 1.8 (oC)+32 oDe grados Fahrenheit a Celsius C= oF-32/1.8De grados Celsius a grados Kelvin K= oC+ 273 oDe grados Kelvin a grados Celsius C= K- 273 oDe grados Kelvin a grados Fahrenheit F=1.8 (K)- 459.4De grados Fahrenheit a grados Kelvin K=oF+ 459.4/1.8 13Termómetros El termómetro es un instrumento que se usa para medir la temperatura.Su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que seexpande o dilata debidos a los cambios de temperatura. Para determinar la temperatura, eltermómetro cuenta con una escala debidamente graduada que la relaciona con el volumen queocupa el mercurio en el tubo. Las presentaciones más modernas son de tipo digital, aunque elmecanismo interno suele ser el mismo.Tipos de termómetros Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  15. 15. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalTermómetro de mercurio: es un tubo de vidrio sellado que contiene un líquido, generalmentemercurio o alcohol coloreado, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme.Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada. El termómetro de mercurio fueinventado por Fahrenheit en el año 1714.Termómetro digital: un circuito electrónico toma la temperatura y la información se envía a unmicrochip que la procesa y la muestra en una pantalla digital numéricamente. Suelen ser muycomunes para aplicaciones muy diversas en el hogar, medicina, industria... al ser económicos,rápidos, precisos y fáciles de usar.Pirómetros: se trata de lo último en termómetros y la medición de la temperatura se basa en laradiación de calor que desprenden los objetos (cada objeto tiene una emisividad concreta)cuando se calientan. Se denominan también termómetros infrarrojos y se utilizan, entre otrascosas, para medir temperaturas elevadas o de objetos en movimiento o que estén a distancia. Lagran ventaja de este tipo de termómetros es que no requieren tocar el objeto y se puede conoceral instante la temperatura en la pantalla digital.El termómetro de bulbo húmedo, para medir el influjo de la humedad en la sensación térmica.Junto con un termómetro ordinario forma un psicrómetro, que sirve para medir humedad relativa,tensión de vapor y punto de rocío. Se llama de bulbo húmedo porque de su bulbo o depósitoparte una muselina de algodón que lo comunica con un depósito de agua. Este depósito secoloca al lado y más bajo que el bulbo, de forma que por capilaridad está continuamente mojado.Termómetro de lámina bimetálica: Formado por dos láminas de metales de coeficientes dedilatación muy distintos y arrollados dejando el coeficiente más alto en el interior. 14Termómetro de gas: Pueden ser a presión constante o a volumen constante. Este tipo determómetros son muy exactos y generalmente son utilizados para la calibración de otrostermómetros. Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  16. 16. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalTermómetro de resistencia: Los termómetros de resistencia basan la toma de temperatura enun alambre de platino integrado dentro del termómetro. Este alambre va ligado a una resistenciaeléctrica que cambia en función de la temperatura. Es un termómetro que es muy lento en latoma de temperatura, pero preciso. Se suele usar para tomar la temperatura del exterior.Termopar: Se trata de termómetros que miden la temperatura a partir de una resistenciaeléctrica que produce un voltaje el cual varía en función de la temperatura de conexión. Es untermómetro de toma la temperatura de forma rápida y se suelen usar en laboratorios.Termómetro de globo, para medir la temperatura radiante. Consiste en un termómetro demercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera de metal hueca, pintada de negro de humo. Laesfera absorbe radiación de los objetos del entorno más calientes que el aire y emite radiaciónhacia los más fríos, dando como resultado una medición que tiene en cuenta la radiación. Seutiliza para comprobar las condiciones de comodidad de las personas.El termómetro de máxima y el termómetro de mínima son utilizados en meteorología, y parasaber la temperatura más alta y la más baja del día.Teoría cinética, a medida que aumenta la velocidad de las partículas, la temperatura de lasustancia también lo hace. Al igual la presión lo hace al choque de las partículas con las paredesdel recipiente que contiene al gas. 15 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  17. 17. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación DocumentalSensación térmicaEs importante destacar que la sensación térmica es algo distinto de la temperatura talcomo se define en termodinámica. La sensación térmica es el resultado de la forma enque la piel percibe la temperatura de los objetos y/o de su entorno, la cual no reflejafielmente la temperatura real de dichos objetos y/o entorno. La sensación térmica es unpoco compleja de medir por distintos motivos: • El cuerpo humano mide la temperatura a pesar de que su propia temperatura se mantiene aproximadamente constante (alrededor de 37 °C). Por lo tanto, no alcanza el equilibrio térmico con el ambiente o con los objetos que toca. • Las variaciones de calor que se producen en el cuerpo humano generan una diferencia en la sensación térmica, desviándola del valor real de la temperatura. Como resultado, se producen sensaciones de temperatura exageradamente altas o bajas.Entonces el valor cuantitativo de la sensación térmica está dado principalmente por la gradientede temperatura que se da entre el objeto y la parte del cuerpo que está en contacto directo y/oindirecto con dicho objeto (que está en función de la temperatura inicial, área de contacto,densidad de los cuerpos, coeficientes termodinámicos de transferencia por conducción, radiacióny convección, etc.). Sin embargo, existen otras técnicas mucho más sencillas que intentansimular la medida de sensación térmica en diferentes condiciones mediante un termómetro:Temperatura secaTemperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean eseambiente concreto, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Sepuede obtener con el termómetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo, reflectante y de colorblanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiación.Temperatura radianteTiene en cuenta el calor emitido por radiación de los elementos del entorno.Se toma con un termómetro de bulbo, que tiene el depósito de mercurio encerrado en una esferao bulbo metálico de color negro, para asemejarlo lo más posible a un cuerpo negro y asíabsorber la máxima radiación. Las medidas se pueden tomar bajo el sol o bajo sombra. En elprimer caso se tendrá en cuenta la radiación solar, y se dará una temperatura bastante máselevada. Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  18. 18. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental 16Temperatura húmedaEs la temperatura que da un termómetro bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha dealgodón húmedo bajo una corriente de aire. La corriente de aire se produce mediante unpequeño ventilador o poniendo el termómetro en un molinete y haciéndolo girar. Al evaporarse elagua, absorbe calor rebajando la temperatura, efecto que reflejará el termómetro. Cuanto menorsea la humedad relativa del ambiente, más rápidamente se evaporará el agua que empapa elpaño. Este tipo de medición se utiliza para saber la temperatura del punto de rocío. Temperatura seca Temperatura radiante Temperatura húmedaFLUJO DE CALOR ENTRE DOS GASESDos gases idénticos a temperaturas diferentes están separados por una barrera aislante. El gasmás caliente contiene moléculas con mayor energía cinética media que las moléculas del gasmás frío. Cuando se juntan los gases, la mezcla alcanza una temperatura de equilibrio situadaentre las dos temperaturas iníciales. El calor fluye del gas más caliente al más frío hasta que laenergía cinética media de sus respectivas moléculas se iguala.Relación entre temperatura y calorLa relación es que la temperatura mide la concentración de energía o de velocidad promedio delas partículas y el calor la energía térmica en tránsito.La temperatura es independiente de la cantidad de sustancia, el calor en cambio depende de lamasa, de la temperatura y del tipo de sustancia.El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes. Latemperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía.El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, latemperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  19. 19. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental 17ConclusiónEn conclusión mis objetivos sobre estos temas se han cumplido y he ampliado misconocimientos sobre el calor y la temperatura. He aprendido cosas tan fáciles de entender queaunque creía que la física era aburrida y estos temas también lo eran, ahora comprendo que elcalor tiene un proceso por el cual, dos cuerpos que siempre van a estar a distintas temperaturasy si se ponen en contacto el caliente transfiere energía al frío hasta que ambos cuerpos tenganla misma temperatura. Para ello existen algunos medios que favorecen o evitan la transferenciade la energía. Desde mucho tiempo el ser humano se las ha ideado para evitar las altastemperaturas del sol, fabricando el aire acondicionador con el que podemos sentirnos bien o porotro lado usar un calefactor con el que se pueda tener una casa muy calientita y cómoda, libredel frío.Otro ejemplo es que si introducimos agua o café caliente a un termo, este mantendrá al líquidocaliente, conservándolo el tiempo necesario para consumirlo. Muchas veces el sol que llegahasta nuestras casas, en los tiempos de calor puede mantener un boiler lo suficientementecaliente como para que una persona pueda darse un baño. O el simple hecho de que con unaestufa calentando una olla esta pueda dejar la comida bien preparada como para comérnosla.Ahora puedo relacionar las formas de transferencia del calor con algunas actividades que realizoa lo largo de un día, distingo que la conducción se lleva a cabo en metales (como con unacuchara dentro de una taza de té caliente), la convección en líquidos y gases y la radiación enlos rayos solares.Que si queremos saber que tan caliente o frío se encuentra un cuerpo, para darnos una idea dela temperatura del agua, de una persona, un objeto o el clima, solo es necesario usar untermómetro que sea el adecuado para la necesidad de la persona. Esto también es parte del díaa día, además de que es importante porque con que otra forma sabremos cuál es la temperaturade algo. No sólo con las sensaciones se sabe que tanto es la cantidad acertada, el cuerpo es unmal medidor y uno se puede equivocar, no es lo mismo que un hombre de 35 años sienta calor aun niño de 10 años que tal vez tenga frío. No todas las personas sentimos lo mismo. Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  20. 20. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental 18ResumenEl calor, a través de los tiempos, es uno de los principales motores del universo, y una de lasmás importantes para nuestro bienestar.El calor es la transferencia de energía de un objeto a otro hasta que ambos alcancen la mismatemperatura. La temperatura es la magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío.El equilibrio térmico es una situación en la que dos objetos en contacto térmico dejan deintercambiar energía por el proceso de calor ya que los dos alcanzaron la misma temperatura.Los termómetros son instrumentos que se usan para medir temperaturas, todos están basadosen el principio de que alguna propiedad física de un sistema cambia conforme cambia latemperatura del sistema; algunas de esas propiedades son: el volumen de un líquido, la longitudde un sólido, la presión de un gas, la resistencia eléctrica de un conductor, entre otras. Laenergía interna es toda aquella energía de un sistema que está asociada con sus componentesmicroscópicos (átomos y moléculas) y que se relaciona con la temperatura de un objeto. Cuandose calienta una sustancia, se le está transfiriendo energía al ponerla en contacto con unambiente de mayor temperatura, el término calor se usa así para representar la cantidad deenergía transferida. Es importante comprender la relación a la cual la energía se transfiere y losmecanismos responsables de la transferencia. Se conocen tres mecanismos de transferencia deenergía; el proceso de transferencia de energía que está más claramente asociado con unadiferencia de temperatura es la conducción térmica.Otro mecanismo es por convección, se ve cuando la transferencia es por el movimiento delmedio que puede ser aire o agua y el movimiento es por cambios en la densidad. La terceraforma de transferir energía es radiación. Todos los objetos radian energía continuamente, uncuerpo que está más caliente que sus alrededores radia más energía de la que absorbe, entanto que un cuerpo que está más frío que su alrededor absorbe más energía de la que radia. Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  21. 21. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental 19OpiniónMuchas personas cometemos el error de hablar sin pensar o saber lo que decimos o nosqueremos referir a algo pero resulta que damos a entender otras cosas, tenemos que dejar esaignorancia aún lado, no sería bueno informarnos para saber que quieren decir las palabras queusamos diariamente y poder explicarlo coherentemente.Sería bueno que hoy en día se mostraran al público algunos documentales mediante la televisiónen vez de perder el tiempo viendo novelas, programas de revista o caricaturas, que no nosayudan en nada; ¿Por qué? desde pequeños no se inculca el interés por estos temas. Queincreíble sería ver una sociedad donde la gente tenga conocimientos y esté preparada, quecuando algunos medios de comunicación salgan a preguntar a la gente si saben algo sobreestos conceptos, la gente fácilmente responda sin contestar bobadas como que el calor es loque se siente o se percibe en el ambiente como caluroso, sofocado o frío. O contestar que latemperatura mide el estado del tiempo en un ambiente o lo que se mide en las personas cuandotienen fiebre entre otras cosas. Tal vez coincida pero hay que saber lo que decimos.No hay que quebrarnos la cabeza, muchos científicos han facilitado que ahora tengamos alalcance la información necesaria para saber porque ocurren las cosas. Sólo es cuestión de darleimportancia a esos temas, por ejemplo, a mí estos temas del calor y la temperatura me parecíanaburridos, así como la física y la química, pero por estos proyectos en los que investiguedetalladamente comencé a aprender poco a poco y más porque comencé a relacionarlosconmigo misma, es como cuando un niño de 4 o 5 años aprende matemáticas cantando losnúmeros o jugando con los números. Cuando vi sus significados dije, mira lo que explica allí escomo cuando enciendo el calentador o cuando caliento la comida, así de fácil, la única diferenciaes que el lenguaje que utiliza es más avanzado que el mío y había ocasiones en que semencionaba un concepto y no entendía por el hecho de las palabras que no conocía. Ahoracomprendí mejor los temas y ya puedo saber que son y como ocurren, simplemente porque yamostré interés y le doy más importancia a ello. Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  22. 22. U de G| EPRA | Unidad de TICs Proyecto personal de investigación Documental 20Referencias bibliográficasMariana Cárdenas Ramos, Francisco Javier Chanes Velazco, Rafael Francisco Flores Zavala.Física II. Ed. Universitaria, Guadalajara Jal, 2009.Carlos Gutiérrez Aranzeta, Ciencias 2. Física. Ediciones Larousse, México, D.F., 2008.Texto Calor y temperatura, extraído el 23 de Febrero, de 2011, dehttp://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema3/index.htmTexto Tipos de termómetros, extraído el 24 de Febrero, de 2011, dehttp://www.tiposdetermometros.net/Texto El calor y la temperatura, extraído el 24 de febrero, de 2011, dehttp://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema3/index.htmYunus A, Çengel (2009). Termodinámica, 6ta edición. McGraw Hill.http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda
  23. 23. U de G| EPRA | Unidad de TICsProyecto personal de investigación Documental 21 Facilitadores: Mtro. J. Jesús Rafael Aguilar Vélez Lic. Sergio Iván Solano Zepeda

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