1. El calor y la temperatura I.E.S. Suel - Fuengirola Ciencias de la Naturaleza

3. Estado sólido Estado líquido Estado gaseoso Para comprender mejor qué es el calor y la temperatura, recuerda lo que estudiaste en 1º de E.S.O. sobre la TEORÍA CINÉTICA y los Estados de Agregación de la materia: Las partículas están muy juntas, unidas, y vibran un poco, pero no se desplazan. Las partículas están algo separadas, menos unidas, con más de libertad de movimiento. Las partículas están muy separadas y no dejan de moverse deprisa. Aumento de la temperatura Mayor temperatura Menor temperatura

4. Recuerda, además, lo que hemos visto este curso sobre los cuerpos materiales que se mueven: tienen ENERGÍA CINÉTICA Aumento de la Temperatura Mayor Temperatura Menor Temperatura Aumento de la Energía Cinética Menor E. Cinética Mayor E. Cinética Como ves, hay una relación entre la Temperatura y el Movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias.

5. Lo que llamamos “ENERGÍA TÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas. ¿Y qué es la Energía Térmica?

6. La temperatura A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el movimiento de las partículas se hace más evidente. Cuando notamos que algo está a una alta temperatura, en realidad lo que estamos notando es que sus átomos y moléculas se mueven más deprisa. 2

7. La temperatura La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro TERMÓMETRO 2

8. ¿Quieres saber cómo funciona un termómetro? TERMÓMETRO ¿Sabes qué es la dilatación?

9. Partículas más separadas, moviéndose más deprisa Menor volumen Aumento de la Temperatura Mayor volumen Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA , es decir, aumenta su volumen . La dilatación se debe a que las partículas se separan : Partículas más juntas El líquido del termómetro se dilata y sube por el interior del tubo Dilatación

10. Por eso existen las “juntas de dilatación” Juntas de dilatación Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando refresca se contraen. Con las juntas pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantará más años.

11. Tipos de termómetros Termómetros clínicos Termómetros ambientales De mercurio Digital De alcohol Digital De aguja

12. Termómetros clínicos de mercurio Sirven para ver si tenemos fiebre. Hilo de mercurio Estrechamiento Bulbo Al enfriarse se rompe el hilo de mercurio por el estrechamiento, manteniéndose invariable la lectura (lo que marca). Por eso hay que agitar estos termómetros antes de cada uso. Los termómetros clínicos digitales están sustituyendo a los de mercurio. Tienen un sensor que se dilata. La temperatura aparece en una pantalla. sensor

13. Termómetros ambientales de alcohol Sirven para medir la temperatura del aire. Hilo de alcohol Bulbo Son ideales para temperaturas extremas, en especial las temperaturas muy bajas, pues el punto de fusión es muy bajo: -114ºC (a esa temperatura se congela). El alcohol se usa tintado para facilitar la lectura de temperaturas (el alcohol puro es transparente y no se vería bien). Los termómetros ambientales digitales están sustituyendo a los de alcohol.

14. Las escalas de temperatura Se da el valor 0 a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 a la temperatura de ebullición del agua (ambas medidas con una presión normal), y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado Celsius. El grado Celsius, denominado también grado centígrado , representado como °C , es la unidad creada por Anders Celsius. Anders Celsius 1701-1744 Escala centígrada o Celsius Dividamos esto en cien partes iguales. Agua hirviendo 100ºC Fusión del hielo 0ºC

15. Haz clic para saber cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir… A – 273ºC los átomos y moléculas dejan de moverse por completo. No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos.

16. Las escalas de temperatura Escala Kelvin o absoluta Cero absoluto Por encima de 0 K Las partículas dejan de moverse por completo. No puede existir una temperatura por debajo de 0 K Lord Kelvin (1824-1907)

17. Las escalas de temperatura En la escala Kelvin, la temperatura de congelación del agua es de 273 K, por lo que 0ºC = 273 K Las divisiones de esta escala son iguales que las de la escala Celsius, por tanto, la temperatura de ebullición del agua será: 100ºC = 373 K De aquí se desprende que: Para convertir grados centígrados en kelvin, hay que sumar 273 T (K) = t (ºC) + 273

18. Calor y equilibrio térmico Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su temperatura con la del ambiente. Cuando dos cuerpos o sistemas a distinta temperatura se ponen en contacto acaban igualando su temperatura. Se dice entonces que han alcanzado el equilibrio térmico . 3

19. Cuando dos sistemas o cuerpos en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energía térmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico. El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que se halla a mayor temperatura a otro de menor temperatura. Equilibrio térmico

20. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos. . Equilibrio térmico El calor se transfiere desde el clavo, que está a mayor temperatura, al agua, que está a menor temperatura. Si metes un clavo caliente en mucha agua fría, el clavo se enfría. Esto es porque la energía cinética media (y no la total) de los átomos del clavo es mayor que la de las moléculas de agua. Agua fría El agua ha ganado E. Térmica Clavo caliente El clavo se enfría Vemos evaporarse agua porque ésta gana energía térmica

21. El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el sistema internacional su unidad es el julio ( J ) . Equilibrio térmico Unidades de medida del calor Con frecuencia se usan múltiplos del julio, como el Kilojulio (kJ) Otra unidad tradicional (antigua) para medir el calor es la caloría ( cal ) 1 cal = 4,184 J

22. ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN De tres formas distintas: 4

23. ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? CONDUCCIÓN Si calientas una varilla de metal por un extremo, al rato notarás cómo se calienta por el extremo opuesto. El proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un sólido se denomina conducción . ¡Cuidado con quemarte!. Los metales son muy buenos conductores térmicos. 4

24. ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? CONDUCCIÓN Así se produce la conducción Los átomos se mueven más deprisa y chocan con los átomos vecinos, transmitiéndoles energía. La energía térmica se transmite al otro extremo En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia 4

25. CONDUCCIÓN ¿Y por qué te quemas si calientas una varilla de cobre y no te quemas con un palito de madera? Porque la madera es un conductor térmico muy malo, es decir, es un AISLANTE TÉRMICO Cada sustancia o material (madera, metal, cuarzo, agua…) tiene su propia conductividad térmica . Cobre: conductor térmico Madera: aislante térmico Conductividad térmica Sustancia 0,002 Vidrio 0,004 Hielo 0,0002 Madera 0,0015 Ladrillo 0,0001 Corcho 0,083 Plomo 0,26 Latón 0,12 Acero 0,49 Aluminio 0,92 Cobre 0,97 Plata

26. Los aislantes térmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica. CONDUCCIÓN Cobre: conductor térmico Madera: aislante térmico Los conductores térmicos son aquellas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica. Conductividad térmica Sustancia 0,002 Vidrio 0,004 Hielo 0,0002 Madera 0,0015 Ladrillo 0,0001 Corcho 0,083 Plomo 0,26 Latón 0,12 Acero 0,49 Aluminio 0,92 Cobre 0,97 Plata

27. Equilibrio térmico CONDUCCIÓN Conductividad térmica Sustancia 0,002 Vidrio 0,004 Hielo 0,0002 Madera 0,0015 Ladrillo 0,0001 Corcho 0,083 Plomo 0,26 Latón 0,12 Acero 0,49 Aluminio 0,92 Cobre 0,97 Plata

28. En la convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia. Equilibrio térmico CONVECCIÓN Los convección es el proceso por el que se transfiere energía térmica de un punto a otro de un fluido (líquido o gas) por el movimiento del propio fluido. Estas flechas indican las CORRIENTES DE CONVECCIÓN, que es el fluido moviéndose:

29. RADIACIÓN Si pones un termómetro junto a una lámpara, la temperatura se eleva. El aire es muy mal conductor del calor (es bastante aislante en comparación con otras sustancias)… entonces… ¿Cómo ha llegado tan rápido la energía térmica al bulbo del termómetro? … ¿Por el aire?... Experimento 1

30. Si se pone un termómetro en el vacío (sin aire) junto a una lámpara, la temperatura se eleva. Esto demuestra que no hace falta aire (materia) para que se transfiera energía térmica. Experimento 2 RADIACIÓN La radiación es el proceso por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío.

31. RADIACIÓN Por eso nos llega Energía Térmica del Sol: no hay aire, sino vacío, entre nuestro planeta y el Sol. Recuerda: no hace falta aire ni otra materia para que una radiación se propague. Pero la Energía Térmica no es la única forma de Radiación que existe… haz click para saber más…

32. LUZ VISIBLE RADIACIONES NO VISIBLES RADIACIONES NO VISIBLES Ondas de radio y TV Radiación Infrarroja La energía que los cuerpos emiten por radiación se denomina ENERGÍA RADIANTE Radiación Ultravioleta Rayos X Rayos Gamma Radiación de microondas Menos energía Más energía Onda larga Onda corta Onda media Espectro de la luz visible

33. Vemos la luz con nuestros ojos Percibimos el calor (radiación infrarroja) con nuestra piel. En un fuego percibimos dos radiaciones: Con una fotografía infrarroja podemos ver cómo este perro emite calor. Nuestra piel es capaz de percibir ciertas radiaciones infrarrojas como sensación térmica de calor. Brasas

34. Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Una camiseta blanca refleja bastante radiación Radiación reflejada Una camiseta negra absorbe bastante radiación