Calor y temperatura

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Calor y temperatura

  1. 1. 1 La energía térmica Experimenta1. Si pones a calentar un cazo con agua en el fuego, ¿qué pasa con su temperatura?.2. Si espolvoreas una sustancia finamente pulverizada sobre el agua, ¿qué sucede a medida que esta se calienta?. ¿Qué ocurre con el movimiento de las moléculas de agua cuando aumenta su temperatura?.
  2. 2. Para comprender mejor qué es el calor y la temperatura, recuerda lo que estudiaste sobre la TEORÍA CINÉTICA y los Estados de Agregación de la materia:Menor temperatura Aumento de la temperatura Mayor temperaturaLas partículas Las partículas están Las partículasestán muy juntas, algo están muyunidas, y vibran separadas, menos separadas y noun poco, pero no unidas, con más de dejan de moversese desplazan. libertad de de prisa. movimiento.
  3. 3. Recuerda, además, lo que hemos visto en estecurso sobre los cuerpos materiales que semueven: Estos tienen ENERGÍA CINÉTICA Menor Temperatura Aumento de la Temperatura Mayor Temperatura Menor E. Cinética Aumento de la Energía Cinética Mayor E. CinéticaComo ves, hay una relación entre la Temperatura ye l Mo vimi e n t o d e las p a rt íc u la s ( á t o mos ymoléculas) que constituyen las sustancias.
  4. 4. ¿Y qué es la Energía Térmica? Lo que llamamos “ENERGÍA TÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas.
  5. 5. ¿Qué es la temperatura?Los átomos y moléculas no siempre semueven a la misma velocidad. Esto significaque hay un rango de energía (energía demovimiento) en las moléculas.Por ejemplo en un gas las moléculas semueven en todas direcciones, aleatoriamente.La temperatura no depende del número departículas ; sino que de su movimiento.
  6. 6. 2 LA TEMPERATURACuando notamos que algo está a una alta temperatura,en realidad lo que estamos notando es que sus átomosy moléculas se mueven más deprisa.A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, elmovimiento de las partículas se hace más evidente.
  7. 7. La temperatura es una medida del calor o energíatérmica de las partículas en una sustancia.Como lo que medimos en sus movimiento medio, latemperatura no depende del número de partículasen un objeto y por lo tanto no depende de sutamaño.Por ejemplo, la temperatura de un cazo de aguahirviendo es la misma que la temperatura de una ollade agua hirviendo, a pesar de que la olla sea muchomás grande y tenga millones y millones demoléculas de agua más que el cazo.
  8. 8. LA TEMPERATURALa temperatura esla medida de laenergía térmica deuna sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro TERMÓMETRO
  9. 9. La temperatura de un cuerpomide la cantidad de energíainterna que este posee. La temperatura se mide en grados
  10. 10. ¿Quieres saber cómo funciona un termómetro?¿Sabes qué esla dilatación? TERMÓMETRO
  11. 11. Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA, esdecir, aumenta su volumen.La dilatación se debe a que las partículas se separan: Menor Aumento de la Temperatura Mayor volumen volumen El líquido del termómetro se dilata y sube por el interior del tubo Partículas Partículas más más juntas separadas, moviéndose más deprisa
  12. 12. Juntas de dilatación Cuando hace calor lasparedes se dilatan. Cuando refresca se contraen. Con las juntas Por eso existen pueden dilatarse sin las “juntas de problemas. La casa dilatación” aguantará más años.
  13. 13. De alcoholDe mercurio Digital Digital De aguja
  14. 14. Sirven para ver si tenemos fiebre. Al enfriarse se rompe el Hilo de mercurio hilo de mercurio por el estrechamiento, mante Estrechamiento niéndose invariable la lectura (lo que marca). Bulbo 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
  15. 15. Sirven para medir laSon ideales para temperaturatemperaturas extremas, en del aire.especial las temperaturasmuy bajas, pues el punto defusión es muy bajo: -114ºC(a esa temperatura secongela). Hilo de alcoholEl alcohol se usa tintadopara facilitar la lectura de Bulbotemperaturas (el alcoholpuro es transparente y no severía bien). Los termómetros ambientales digitales están sustituyendo a los de alcohol.
  16. 16. Escalas de temperatura oF oC oKEl agua hierve a 212 100 373Temperatura Ambiente 72 23 296El agua se congela a 32 0 273Cero Absoluto -460 -273 0
  17. 17. La escala más usada es la escalaCentígrada(ºC)1948. En honor a AndersCelsius.Corresponde al punto de congelación yebullición del agua.La escala Fahrenheit (ºF): utilizadaprincipalmente en Estados unidos.La escala Kelvin: creada por willians Thomson
  18. 18. El grado Celsius, Agua hirviendo denominado también 100ºC grado centígrado, representado como C, es la unidadAnders Celsius creada por Anders Fusión del hielo 1701-1744 Celsius. 0ºC Dividamos Se da el valor 0 a la temperatura esto en de congelación del agua y el cien partes valor 100 a la temperatura de iguales. 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.
  19. 19. Cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir…No puede haber unatemperatura másbaja que -273ºCporque las partículasno pueden vibrarmenos. A – 273ºC los átomos y moléculas dejan de moverse por completo.
  20. 20. Cero absoluto Por encima de 0 KLas partículasdejan de moverse Lordpor completo. Kelvin (1824- No puede existir 1907) una temperatura por debajo de 0 K
  21. 21. En la escala Kelvin, la temperaturade congelación del agua es de 273 K,por lo que 0ºC = 273 KLas divisiones de esta escala soniguales que las de la escalaCelsius, por tanto, la temperaturade 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
  22. 22. Tabla de conversiónConversión a FórmuladeKelvin Celsius (ºC) ºC = ºK- 273Celsius (ºc) Kelvin K = ºC + 273Fahrenheit Celsius (ºC) ºC = (ºF – 32)/1,8(ºF)
  23. 23. 3 Calor y equilibrio térmico 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. Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su temperatura con la del ambiente.
  24. 24. 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
  25. 25. Clavo caliente Vemos evaporarse agua porque ésta gana energía El clavo se térmica enfríaAgua fría El agua ha ganado E. TérmicaEl calor se transfiere desde el clavo, que está a mayor temperatura, alagua, 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. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos. . Equilibrio térmico
  26. 26. ¿Qué es el calor?Durante muchos años se creyóque el calor era un componenteque impregnaba la materia.Lo que ves a la derecha es unamanifestación del calor, una llamaEl calor es un concepto que no sepuede ver, pero si se puedenpercibir los efectos del él.
  27. 27. El calor es una Energía que fluye de un cuerpo demayor temperatura a otro de menor temperatura.El calor es energía en tránsito.El cuerpo que cede calor , disminuye sutemperatura.El cuerpo que recibe calor aumenta la temperaturaHasta que ambos alcanzan el equilibrio térmico.
  28. 28. ¿Cómo viaja el calor?La conducción tiene lugar cuando dos objetos adiferentes temperaturas entran en contacto.El calor fluye de mayor temperatura a menortemperatura.Algunas sustancias conducen el calor mejor que otras.Los sólidos conducen mejor el calor que los líquidos ygases.Los metales son buenos conductores.
  29. 29. **Es una forma de energía asociada al movimiento delos átomos, moléculas y otras partículas que forman lamateria.**El calor puede ser generado por reacciones:Químicas (como en la combustión)Nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos dehidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol)Disipación electromagnética (como en los hornos demicroondas)Disipación mecánica (fricción).Su concepto está ligado al Principio Cero de laTermodinámica, según el cual dos cuerpos en contactointercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.
  30. 30. Flujo de calor entre dos gasesDos gases idénticos a temperaturas diferentes estánseparados por una barrera aislante.El gas más caliente contiene moléculas con mayor energíacinética media que las moléculas del gas más frío.Cuando se juntan los gases, la mezcla alcanza unatemperatura de equilibrio situada entre las dos temperaturasiniciales.El calor fluye del gas más caliente al más frío hasta que laenergía cinética media de sus respectivas moléculas seiguala.
  31. 31. Unidades de calor• En las ciencias físicas, la cantidad de calor se expresa en las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en Jules. Otra unidad es la caloría, definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua a 1 atmósfera de presión.• La energía mecánica puede convertirse en calor a través del rozamiento, y el trabajo mecánico necesario para producir 1 caloría se conoce como equivalente mecánico del calor.
  32. 32. El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, enel sistema internacional su unidad es el julio (J) .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 Equilibrio térmico
  33. 33. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? De tres formas distintas:
  34. 34. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? Si calientas una varilla de metal por un extremo, al rato notarás cómo se calienta por ¡Cuidado con el extremo opuesto. quemarte!. Los metales son muy El proceso por el que se buenos transmite calor de un punto conductores térmicos. a otro de un sólido se denomina conducción.
  35. 35. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia Los átomos se mueven más deprisa y chocan con los átomos vecinos, transmitiéndoles energía. La energía térmica se transmite al otro extremo Así se produce la conducción
  36. 36. Cada sustancia o material la madera es Porque un conductor (madera, metal, cuarzSustancia Conductividad o, agua…) tiene su malo, es térmico muy propia conductividad un decir, es ¿Y por qué te quemas térmica AISLANTE térmica. si calientas una varillaPlata 0,97 TÉRMICOCobre cobre y no te de Cobre: 0,92 quemas con un palito conductorAluminio 0,49 térmico de madera?Acero 0,12Latón 0,26Plomo 0,083Corcho 0,0001Ladrillo 0,0015Madera 0,0002 Madera: aislanteHielo 0,004 térmicoVidrio 0,002
  37. 37. Sustancia Conductividad Los conductores térmica térmicos sonPlata 0,97 aquellas Cobre:Cobre 0,92 conductor sustancias queAluminio 0,49 térmico transmitenAcero 0,12 rápidamente laLatón 0,26 energía térmica.Plomo 0,083 Los aislantesCorcho 0,0001 térmicos sonLadrillo 0,0015 aquellasMadera 0,0002 Madera: sustancias que aislanteHielo 0,004 térmico transmitenVidrio 0,002 lentamente la energía térmica.
  38. 38. Sustancia Conductividad térmicaPlata 0,97Cobre 0,92Aluminio 0,49Acero 0,12Latón 0,26Plomo 0,083Corcho 0,0001Ladrillo 0,0015Madera 0,0002Hielo 0,004Vidrio Equilibrio térmico 0,002
  39. 39. Los convección es el proceso por el que se transfiere energía Estas flechas indican las CORRIENTES DE CONVECCIÓN, térmica de un que es el fluido moviéndose: punto a otro de un fluido (líquido o gas) por el movimiento del propio fluido. En la convección se transmite energía térmica mediante elEquilibrio térmico transporte de materia.
  40. 40. Si pones un termómetro junto a una lámpara, laExperimento 1 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?...
  41. 41. Si se pone un termómetro en el vacío (sin aire) junto a unaExperimento 2 lámpara, la temperatura se eleva. Esto demuestra que no hace falta aire (materia) para que se transfiera energía térmica. La radiación es el proceso por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío.
  42. 42. Pero la Energía Térmica no es la única forma deRecuerda: no hace Radiación que existe… haz clickfalta aire ni otra para saber más…materia para queuna radiación sepropague. Por eso nos llega Energía Térmica del Sol: no hay aire, sino vacío, entre nuestro planeta y el Sol.
  43. 43. La energía que los cuerpos emiten por radiación sedenomina ENERGÍA RADIANTE Espectro de la luz visible LUZ VISIBLE RADIACIONES RADIACIONES NO VISIBLES NO VISIBLES Menos energía Más energía Radiación Radiación RayosOnda larga Onda corta Ultravioleta Gamma Infrarroja Onda media Radiación de Rayos X microondas Ondas de radio y TV
  44. 44. Brasas En un fuego Vemos la luz con percibimos nuestros ojos dos radiaciones: Percibimos el calor (radiación infrarroja) con nuestra piel. Nuestra piel es capaz de percibir ciertas radiaciones infrarrojas como sensación térmica de calor. Con una fotografía infrarroja podemos ver cómo este perro emite calor.
  45. 45. Todos los cuerpos absorben radiación, pero tambiénreflejan parte de ella. Una camiseta negra absorbe bastante radiación Radiación reflejada Una camiseta blanca refleja bastante radiación
  46. 46. Diferencia entre Calor y TemperaturaTodos sabemos que cuando calentamos un objetosu temperatura aumenta.A menudo pensamos que calor y temperatura son lomismo. Sin embargo este no es el caso.El calor y la temperatura están relacionadas entre si,pero son conceptos diferentes
  47. 47. El calor es la energía total del movimientomolecular en una sustancia, mientrastemperatura es una medida de la energíamolecular media.El calor depende de la velocidad de laspartículas, su número, su tamaño y su tipo.La temperatura no depende del tamaño, delnúmero o del tipo..

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