Calor y temperatura
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1 La energía térmica
Experimenta
1. 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?.
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 temperaturaMenor temperatura
Recuerda, además, lo que hemos visto este
curso sobre los cuerpos materiales que se
mueven: t ienen ENERGÍA CINÉTICA
Aumento de la Temperatura Mayor TemperaturaMenor Temperatura
Aumento de la Energía CinéticaMenor E. Cinética Mayor E. Cinética
Como ves, hay una relación entre laTemperatura y el Movimiento de laspartículas (átomos y moléculas) quec o n s t i t u y e n l a s s u s t a n c i a s .
L o q u e l l a m a m o s
“ENERGÍA TÉRMICA” es en
realidad la energía cinética
de los átomos y moléculas.
¿Y qué es la Energía Térmica?
2 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 La temperatura
La temperatura es
la medida de la
energía térmica de
una sustancia.
La temperatura se mide con un instrumento
llamado termómetro
TERMÓMETRO
¿Quieres saber cómo funciona un
termómetro?
TERMÓMETRO
¿Sabes qué es la dilatación?
Partículas más
separadas, movi
éndose 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
De mercurio
Digital
De alcohol
Digital
De aguja
Sirven para ver si
tenemos fiebre.
Hilo de mercurio
Estrechamiento
Bulbo
Al enfriarse se rompe el
hilo de mercurio por el
estrechamiento, mante
niéndose 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
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.
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
Agua hirviendo
100ºC
Fusión del hielo
0ºC
Dividamos esto en
cien partes iguales.
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.
Cero absoluto Por encima de 0 KLas partículas
dejan de moverse
por completo.
No puede existir
una temperatura
por debajo de 0 K
Lord Kelvin
(1824-1907)
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
Los gases también se dilatan al calentarlos
Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar suavemente el aire del recipiente de cristal el globo se hincha sólo.
Conclusión: Los gases se dilatan con el calor.
Aire
3 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.
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
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
El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en
el sistema internacional su unidad es el julio (J) .
Equilibrio térmico
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
4 ¿Cómo se transfiere o transmite
el calor?
De tres formas distintas:
4 ¿Cómo se transfiere o transmite
el calor?
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 ¿Cómo se transfiere o transmite
el calor?
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
¿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
Sustancia Conductividad
térmica
Plata 0,97
Cobre 0,92
Aluminio 0,49
Acero 0,12
Latón 0,26
Plomo 0,083
Corcho 0,0001
Ladrillo 0,0015
Madera 0,0002
Hielo 0,004
Vidrio 0,002
Los aislantes
térmicos son
aquellas
sustancias que
transmiten
lentamente la
energía térmica.
Sustancia Conductividad
térmica
Plata 0,97
Cobre 0,92
Aluminio 0,49
Acero 0,12
Latón 0,26
Plomo 0,083
Corcho 0,0001
Ladrillo 0,0015
Madera 0,0002
Hielo 0,004
Vidrio 0,002
Cobre:
conductor
térmico
Madera:
aislante
térmico
Los conductores
térmicos son
aquellas
sustancias que
transmiten
rápidamente la
energía térmica.
Equilibrio térmico
Sustancia Conductividad
térmica
Plata 0,97
Cobre 0,92
Aluminio 0,49
Acero 0,12
Latón 0,26
Plomo 0,083
Corcho 0,0001
Ladrillo 0,0015
Madera 0,0002
Hielo 0,004
Vidrio 0,002
En la convección
se transmite
energía térmica
mediante el
transporte de
materia.
Equilibrio térmico
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:
La convección del calor.
Introduce en un recipiente con agua unas virutas de un material que se hunda en el agua pero que no sea muy pesado. Enciende el hornillo eléctrico y espera un poco a ver lo qué sucede.
¿Puedes explicar este fenómeno?
¿Qué demuestra esta experiencia?
La convección: La calefacción y la refrigeración.
Si te has fijado los aparatos de calefacción se colocan abajo, mientras que los de aire acondicionado se ponen altos. Seguro que si has entendido los procesos de convección sabrás por qué.
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
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
La radiación es el
proceso por el que los
cuerpos emiten energía
que puede propagarse
por el vacío.
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…
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
BrasasVemos 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.
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
