Calor y temperatura
- 3. 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?.
- 4. 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 temperatura Las partículas Las partículas están Las partículas están muy juntas, algo están muy unidas, y vibran separadas, menos separadas y no un poco, pero no unidas, con más de dejan de moverse se desplazan. libertad de de prisa. movimiento.
- 5. Recuerda, además, lo que hemos visto en este curso sobre los cuerpos materiales que se mueven: Estos tienen ENERGÍA CINÉTICA Menor Temperatura Aumento de la Temperatura Mayor Temperatura Menor E. Cinética Aumento de la Energía Cinética Mayor E. Cinética Como ves, hay una relación entre la Temperatura y e l Mo vimi e n t o d e las p a rt íc u la s ( á t o mos y moléculas) que constituyen las sustancias.
- 6. ¿Y qué es la Energía Térmica? Lo que llamamos “ENERGÍA TÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas.
- 7. ¿Qué es la temperatura? Los átomos y moléculas no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas. Por ejemplo en un gas las moléculas se mueven en todas direcciones, aleatoriamente. La temperatura no depende del número de partículas ; sino que de su movimiento.
- 8. 2 LA TEMPERATURA 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. A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el movimiento de las partículas se hace más evidente.
- 9. La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en sus movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.
- 10. LA TEMPERATURA La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro TERMÓMETRO
- 11. La temperatura de un cuerpo mide la cantidad de energía interna que este posee. La temperatura se mide en grados
- 12. ¿Quieres saber cómo funciona un termómetro? ¿Sabes qué es la dilatación? TERMÓMETRO
- 13. Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA, es decir, 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
- 14. Juntas de dilatación Cuando hace calor las paredes 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.
- 15. De alcohol De mercurio Digital Digital De aguja
- 16. 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
- 17. Sirven para medir la Son ideales para temperatura temperaturas extremas, en del aire. especial las temperaturas muy bajas, pues el punto de fusión es muy bajo: -114ºC (a esa temperatura se congela). Hilo de alcohol El alcohol se usa tintado para facilitar la lectura de Bulbo temperaturas (el alcohol puro es transparente y no se vería bien). Los termómetros ambientales digitales están sustituyendo a los de alcohol.
- 18. Escalas de temperatura oF oC oK El agua hierve a 212 100 373 Temperatura Ambiente 72 23 296 El agua se congela a 32 0 273 Cero Absoluto -460 -273 0
- 19. La escala más usada es la escala Centígrada(ºC)1948. En honor a Anders Celsius. Corresponde al punto de congelación y ebullición del agua. La escala Fahrenheit (ºF): utilizada principalmente en Estados unidos. La escala Kelvin: creada por willians Thomson
- 20. El grado Celsius, Agua hirviendo denominado también 100ºC grado centígrado, representado como C, es la unidad Anders 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.
- 21. Cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir… No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos. A – 273ºC los átomos y moléculas dejan de moverse por completo.
- 22. Cero absoluto Por encima de 0 K Las partículas dejan de moverse Lord por completo. Kelvin (1824- No puede existir 1907) una temperatura por debajo de 0 K
- 23. 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
- 24. Tabla de conversión Conversión a Fórmula de Kelvin Celsius (ºC) ºC = ºK- 273 Celsius (ºc) Kelvin K = ºC + 273 Fahrenheit Celsius (ºC) ºC = (ºF – 32)/1,8 (ºF)
- 25. 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.
- 26. 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
- 27. Clavo caliente Vemos evaporarse agua porque ésta gana energía El clavo se térmica enfría Agua fría El agua ha ganado E. Térmica 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. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos. . Equilibrio térmico
- 28. ¿Qué es el calor? Durante muchos años se creyó que el calor era un componente que impregnaba la materia. Lo que ves a la derecha es una manifestación del calor, una llama El calor es un concepto que no se puede ver, pero si se pueden percibir los efectos del él.
- 29. El calor es una Energía que fluye de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. El calor es energía en tránsito. El cuerpo que cede calor , disminuye su temperatura. El cuerpo que recibe calor aumenta la temperatura Hasta que ambos alcanzan el equilibrio térmico.
- 30. ¿Cómo viaja el calor? La conducción tiene lugar cuando dos objetos a diferentes temperaturas entran en contacto. El calor fluye de mayor temperatura a menor temperatura. Algunas sustancias conducen el calor mejor que otras. Los sólidos conducen mejor el calor que los líquidos y gases. Los metales son buenos conductores.
- 31. **Es una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y otras partículas que forman la materia.** El calor puede ser generado por reacciones: Químicas (como en la combustión) Nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol) Disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) Disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.
- 32. Flujo de calor entre dos gases Dos gases idénticos a temperaturas diferentes están separados por una barrera aislante. El gas más caliente contiene moléculas con mayor energía cinética media que las moléculas del gas más frío. Cuando se juntan los gases, la mezcla alcanza una temperatura de equilibrio situada entre las dos temperaturas iniciales. El calor fluye del gas más caliente al más frío hasta que la energía cinética media de sus respectivas moléculas se iguala.
- 34. 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.
- 35. El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el 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
- 36. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? De tres formas distintas:
- 37. 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.
- 38. 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
- 39. Cada sustancia o material la madera es Porque un conductor (madera, metal, cuarz Sustancia 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 varilla Plata 0,97 TÉRMICO Cobre cobre y no te de Cobre: 0,92 quemas con un palito conductor Aluminio 0,49 térmico de madera? Acero 0,12 Latón 0,26 Plomo 0,083 Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Madera: aislante Hielo 0,004 térmico Vidrio 0,002
- 40. Sustancia Conductividad Los conductores térmica térmicos son Plata 0,97 aquellas Cobre: Cobre 0,92 conductor sustancias que Aluminio 0,49 térmico transmiten Acero 0,12 rápidamente la Latón 0,26 energía térmica. Plomo 0,083 Los aislantes Corcho 0,0001 térmicos son Ladrillo 0,0015 aquellas Madera 0,0002 Madera: sustancias que aislante Hielo 0,004 térmico transmiten Vidrio 0,002 lentamente la energía térmica.
- 41. 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 Equilibrio térmico 0,002
- 42. 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 el Equilibrio térmico transporte de materia.
- 43. Si pones un termómetro junto a una lámpara, la Experimento 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?...
- 44. Si se pone un termómetro en el vacío (sin aire) junto a una Experimento 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.
- 45. Pero la Energía Térmica no es la única forma de Recuerda: no hace Radiación que existe… haz click falta aire ni otra para saber más… materia para que una radiación se propague. Por eso nos llega Energía Térmica del Sol: no hay aire, sino vacío, entre nuestro planeta y el Sol.
- 46. La energía que los cuerpos emiten por radiación se denomina ENERGÍA RADIANTE Espectro de la luz visible LUZ VISIBLE RADIACIONES RADIACIONES NO VISIBLES NO VISIBLES Menos energía Más energía Radiación Radiación Rayos Onda larga Onda corta Ultravioleta Gamma Infrarroja Onda media Radiación de Rayos X microondas Ondas de radio y TV
- 47. 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.
- 48. Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Una camiseta negra absorbe bastante radiación Radiación reflejada Una camiseta blanca refleja bastante radiación
- 51. Diferencia 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 este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas entre si, pero son conceptos diferentes
- 52. El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo..