Temperatura, Calor y Expansión

Introducción:

En este blog asignado por la Profesora Digna Rivera, en el curso de Principios Tecnológico estaré presentando informacion sobre el tema de la Temperatura, Calor y Expansión y también sobre unos subtemas relacionados con este tema principal. Ademas, incluirá fotos, vídeos y links donde usted puede accesar mas información.

Temperatura, Calor y Expansión:

Toda la materia (sólida, líquida y gaseosa) está formada por átomos o moléculas en constante movimiento. A causa de su movimiento aleatorio, las moléculas y los átomos de la materia tienen energía cinética. La energía cinética promedio de las partículas individuales influye en lo caliente que se sienta algo. Siempre que algo se calienta sabemos que aumenta la energía cinética de sus átomos y moléculas. Golpea una moneda con un martillo, y se calentará porque el golpe del martillo hace que los átomos en el metal se muevan con mayor rapidez. Si pones un líquido sobre una llama, éste se calentará. Si comprimes con rapidez aire en una bomba de neumático el aire en el interior se calentará. Cuando un sólido, líquido o gas se calienta, sus átomos o moléculas se mueven con más rapidez: tienen más energía cinética.

Fuente: http://liceo1.cl/icore/downloadcore/167308

Temperatura

Temperatura:

La cantidad que indica lo caliente o frío que está un objeto con respecto a una norma se llama temperatura. El primer “medidor térmico” para medir la temperatura, el termómetro, fue inventado por Galileo en 1602 (la palabra térmico proviene del término griego para indicar “calor”). El uso del popular termómetro de mercurio en vidrio se difundió 70 años después. (Es posible que los termómetros de mercurio caigan en desuso durante los próximos años, por el riesgo de envenenamiento con mercurio.) La temperatura de la materia se expresa con un número que corresponde a lo caliente o frío que está algo, según determinada escala. Casi todos los materiales se dilatan, o expanden, cuando se elevan sus temperaturas, y se contraen cuando éstas bajan. Así, la mayoría de los termómetros miden la temperatura debido a la expansión o contracción de un líquido, que suele ser mercurio, o alcohol teñido, en un tubo de vidrio con escala. En la escala internacional, la que se usa más comúnmente en la actualidad, se asigna el número 0 a la temperatura de congelación del agua, y el número 100 a su temperatura de ebullición (a la presión atmosférica normal). El espacio entre las dos marcas se divide en 100 partes iguales llamadas grados; en consecuencia, un termómetro calibrado como acabamos de describir se llama termómetro centígrado (de centi, “centésimo”; y gradus, “medida”). Sin embargo, ahora se llama termómetro Celsius, en honor al científico que sugirió dicha escala, el astrónomo Anders Celsius.

Los científicos favorecen otra escala de temperaturas más, la escala Kelvin, en honor del físico inglés Lord William T. Kelvin. Esta escala no se calibra en función de puntos de congelación ni de ebullición del agua, sino en términos de la energía misma. El número 0 se asigna a la mínima temperatura posible, el cero absoluto, en la cual una sustancia no tiene ninguna energía cinética que ceder.2 El cero absoluto corresponde a "273 °C en la escala Celsius. Las unidades de la escala Kelvin tienen el mismo tamaño que los grados de la escala Celsius, y así la temperatura del hielo que se funde es 273 kelvins. En la escala Kelvin no hay números negativos.La temperatura se relaciona con el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas de una sustancia. (Para abreviar, en lo que resta de este capítulo sólo diremos moléculas, en vez de átomos y moléculas.) En forma más específica, la temperatura es proporcional a la energía cinética de “traslación” promedio del movimiento molecular (el que lleva a la molécula de un lugar a otro). Las moléculas también pueden girar o vibrar, con su energía cinética de rotación y vibración correspondiente, aunque tales movimientos no afectan directamente la temperatura.

Fuente: http://liceo1.cl/icore/downloadcore/167308

Calor

Calor:

Si tocas una estufa caliente, entrará energía a tu mano, porque la estufa está más caliente que tu mano. Por otro lado, cuando tocas un cubito de hielo, la energía sale de la mano y entra al hielo, que está más frío. La dirección de la transferencia espontánea de energía siempre es del objeto más caliente al objeto más frío que lo toca. La energía transferida de un objeto a otro debida a una diferencia de temperatura entre ellas se llama calor. Es importante destacar que la materia no contiene calor. La materia contiene energía cinética molecular, y quizás energía potencial molecular, pero no calor. El calor es energía en tránsito de un cuerpo de mayor temperatura hacia otro con menor temperatura. Una vez transferida, la energía cesa de calentar. (Como analogía recuerda que el trabajo también es energía en tránsito. Un cuerpo no contiene trabajo. Efectúa trabajo o el trabajo se efectúa sobre él.) La energía interna es el gran total de las energías en el interior de una sustancia. Además de la energía cinética de traslación de las moléculas en movimiento en una sustancia, hay energía en otras formas. Existe energía cinética de rotación de moléculas, y energía cinética debida a movimientos internos de los átomos dentro de las moléculas. También hay energía potencial debida a las fuerzas entre las moléculas. Se ve entonces que una sustancia no contiene calor: contiene energía interna.Cuando una sustancia absorbe o emite calor, aumenta o disminuye la energía interna que hay en ella. En ciertos casos, como cuando se funde el hielo, el calor agregado no aumenta la energía cinética molecular, sino que se convierte en otras formas de energía.

Fuente: http://liceo1.cl/icore/downloadcore/167308

Medición del Calor

Medición del Calor:

Para lograr cálculos perfectos, la medición del calor se realiza a través del calorímetro, un instrumento que hace posible medir las cantidades de calor absorbidas o liberadas por los cuerpos. Obviamente, cuando pensamos en términos de medición del calor tendemos a pensar en un termómetro, pero esta es una concepción errónea.

Mientras el calorímetro puede medir el calor especifico y absoluto de un cuerpo, el termómetro no hace más que medir la temperatura, que responde a las nociones de los seres humanos sobre lo que es caliente y lo que es frío. El termómetro no permite medir transferencias de calor y por ende, no mide el calor en términos absolutos.

Igualmente, los termómetros son útiles porque, en general, deseamos medir el calor de acuerdo a nuestra concepción del mismo. Además, trabajan en diferentes escalas. Las escalas más conocidas por todos nosotros son las siguientes:

• Grado Celsius (ºC)
• Grado Fahrenheit (ºF)
• Grado Réaumur (ºRé)

Estas son escalas relativas, pero también existe una escala absoluta que es la de grados Kelvin (K). Nuestro tacto detecta la temperatura, pero carece de la capacidad de medirla con rigor.Del cuerpo que está a mayor temperatura decimos que "está más caliente" y a veces, erróneamente, se dice "que tiene más calor". Los cuerpos no tienen calor, tienen energía interna y tienen temperatura. Reservamos el término "calor" para la energía que se transfiere de un cuerpo a otro. Esta energía es fácil de medir, pero la energía total que tiene el cuerpo no.

Si un cuerpo recibe energía calorífica aumenta la agitación de las partículas que lo forman (átomos, moléculas o iones) y se pueden producir también cambios en la materia: dilatación, cambios de color (piensa en una barra de metal al calentarla), variación de su resistencia a la conducción, etc. Estos cambios se pueden utilizar para hacer una escala de temperatura.

Al poner en contacto dos sustancias la agitación de las partículas de una se transmite, mediante choques, a las partículas de la otra hasta que se igualan sus velocidades. Las partículas de la sustancia más caliente son más rápidas y poseen más energía. En cada impacto ceden parte de la energía a las partículas más lentas con las que entran en contacto. Las partículas de la sustancia que está a mayor T se frenan un poco, pero al mismo tiempo hacen que la más lentas aceleren.

Finalmente las partículas de las dos sustancias alcanzan la misma velocidad media y por lo tanto la misma temperatura: se alcanza el "equilibrio térmico".

Fuente: https://villamortemperaturaycalor10-1.wikispaces.com/Como+se+mide+el+calor+y+la+temperatura%3F

http://www.batanga.com/curiosidades/2010/10/17/%C2%BFcomo-se-mide-el-calor

Capacidad Calorífica Especifica

Capacidad Calorífica Específica:

La capacidad calorífica específica, calor específico o capacidad térmica específica es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad. En general, el valor del calor específico depende del valor de la temperatura inicial.^1 2 Se le representa con la letra  (minúscula).

De forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que se debe suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra  (mayúscula).

Por lo tanto, la capacidad calorífica específica es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa, esto es  donde  es la masa de la sustancia.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico

Alta Capacidad Calorífica Especifica del Agua

Alta Capacidad Calorífica Específica del Agua:

El agua posee una capacidad calorífica muy elevada, es necesaria una gran cantidad de calor para elevar su temperatura 1.0 °K. Para los sistemas biológicos esto es muy importante pues la temperatura celular se modifica muy poco como respuesta al metabolismo. De la misma forma, los organismos acuáticos, si el agua no poseyera esa cualidad, se verían muy afectados o no existirían 

Para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 ºC es necesario aportar una cantidad de calor igual a una caloría. Por tanto, la capacidad calorífica de 1 g de agua es igual a 1 cal/K. 

Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.

Fuente: https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080819145614AAnhrI3

Expansión Térmica

Expansión Térmica:

http://es.slideshare.net/videoconferencias/utplfsica-para-ciencias-biolgicasiibimestreoctubre-2011febrero-2012

Cuando aumenta la temperatura de una sustancia, sus moléculas o átomos se mueven con más rapidez y, en promedio, se alejan entre sí. El resultado es una dilatación o expansión de la sustancia. Con pocas excepciones, por lo general, todas las formas de la materia (sólidos, líquidos, gases y plasmas) se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. En la mayoría de los casos donde intervienen los sólidos, tales cambios de volumen no son muy notables, pero se suelen detectar con una observación cuidadosa. Los cables de las líneas telefónicas se alargan y se cuelgan más en un día cálido de verano que en un día frío de invierno. Las tapas metálicas de los frascos de vidrio se aflojan poniéndolas en agua caliente. Si una parte de una pieza de vidrio se calienta o se enfría con mayor rapidez que sus partes vecinas, la dilatación o contracción resultantes pueden romper el vidrio, en especial si es grueso. El vidrio Pyrex resistente al calor es una excepción, porque se formula especialmente para dilatarse muy poco (aproximadamente la tercera parte que el vidrio ordinario) al aumentar la temperatura.Los líquidos se dilatan en forma apreciable al aumentar su temperatura. En la mayoría de los casos, la dilatación en ellos es mayor que en los sólidos. La gasolina que se derrama del tanque de un automóvil en un día caluroso lo comprueba. Si el tanque y su contenido se dilataran en la misma forma, se expandirían juntos y no se derramaría la gasolina. Asimismo, si la dilatación del vidrio en un termómetro fuera igual que la del mercurio, éste no subiría al incrementarse la temperatura. La causa de que suba el mercurio de un termómetro al aumentar la temperatura es que la expansión del mercurio líquido es mucho mayor que la expansión del vidrio.

Fuente: http://liceo1.cl/icore/downloadcore/167308