Temperatura y calor

CONCEPTOS BÁSICOS:

TEMPERATURA:

La temperatura de un cuerpo es una magnitud que nos informa sobre el grado de agitación de las partículas que forman dicho cuerpo. Cuanto mayor es la agitación de las partículas mayor será la temperatura del cuerpo.

El S.I. utiliza la escala Kelvin (K) para expresar la temperatura, sin embargo no es la única, destaca el uso de la escala centígrada o Celsius (ºC), y de la escala Fahrenheit (ºF) en los países anglosajones.

 

El aparato utilizado para conocer la temperatura de un cuerpo es el termómetro.

Con estas fórmulas cambiamos de una escala a otra:

 

Pincha en este enlace y podrás practicar el cambio de escalas de temperatura.

Aquí tienes un vídeo con ejercicios para practicar.

Aquí tienes un documento donde se explican las tres ESCALAS TERMOMÉTRICAS

CALOR:

Energía en tránsito que va de los cuerpos más calientes ( que tienen mayor temperatura) a los menos calientes (con menor temperatura)

El calor se representa con la letra Q.

UNIDAD DE MEDIDA DEL CALOR:

En el Sistema Internacional (SI) se mide en Julios (J) o kiloJulios (KJ)

Otra unidad de medida del calor son las calorías (cal) o kilocalorías (Kcal)

UNIDADES DE MEDIDA DEL CALOR Y SUS EQUIVALENCIAS:

La unidad de medida del Calor en el S.I. es el Julio

(J) aunque también, resulta habitual usar la caloría (cal).

1 cal = 4,18 J

Puedes ver este vídeo para recordar el cambio de unidades de calor, de Julios a calorías y viceversa:

EQUILIBRIO TÉRMICO:

El calor fluye del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, hasta que ambos se encuentren a la misma temperatura, en ese instante diremos que se ha alcanzado un equilibrio térmico y la temperatura alcanzada se denomina temperatura de equilibrio.

ENERGÍA INTERNA:

La energía interna es la energía de todas las partículas que forman un cuerpo. Es la suma de la Energía cinética de cada una de sus partículas.

La Energía Interna depende de:

  1. Número de partículas de la sustancia ( de su masa)
  2. Tipo de sustancia
  3. De la temperatura del cuerpo.

EFECTOS DEL CALOR:

  1. CAMBIO DE TEMPERATURA
  2. CAMBIO DE ESTADO
  3. CAMBIO DE TAMAÑO (dilatación o contracción)

CAMBIOS DE ESTADO:

Hablamos de CAMBIO DE ESTADO cuando la energía comunicada a un cuerpo absorbida o liberada por un cuerpo hace que sus partículas modifiquen su estado de agregación (cómo de cerca se encuentran las partículas en la materia y su energía cinética).

Los tres estados más estudiados y comunes en la Tierra son el sólidoel líquido y el gaseoso. Y los procesos que dan lugar a los cambios de estado son:

  • 1. Fusión: es el paso de un sólido al estado líquido por medio del calor, es un proceso  que absorbe energía para llevar a cabo el cambio.
  • 2. Solidificación: es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento, el proceso  desprende energía para llevar a cabo el cambio.
  • 3. Vaporización: son los procesos físicos en los que un líquido pasa a estado gaseoso.
  • 4. Condensación:  cambio de estado de la materia que pasa de forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa el proceso es llamado sublimación inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina solidificación.
  • 5. Sublimación: es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido.
    Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

FORMAS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR

Existen tres formas de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. En nuestro día a día presenciamos estas tres diferentes formas de transmisión de calor, ya que hacemos uso de ellas al calentar la casa, cocinar lo alimentos, tomar el sol…

CONDUCCIÓN: es la forma en que se transmite el calor cuando dos sólidos que se encuentran a diferente temperatura se ponen en contacto. Por eso, para coger una sartén caliente, debemos protegernos para no quemarnos (el calor pasa de la sartén a nuestra mano por CONDUCCIÓN)

CONVECCIÓN: es la forma en que se transmite el calor en los líquidos y los gases. Cuando caliento agua en un cazo, el calor va de abajo hacia arriba, describiendo CORRIENTES DE CONVECCIÓN. Igual pasa en el aire)

RADIACIÓN: el calor se transmite sin necesidad de ningún medio (la radiación solar nos llega desde el espacio exterior, donde está el vacío, y llega hasta la superficie terrestre.)

En la figura de abajo el calor se transmite de dos formas diferentes:

Por CONVECCIÓN: el aire caliente sube al ser menos denso y, cuando se enfría, baja y vuelve a subir de forma continua.

Por RADIACIÓN: el material del que está hecho el aparato (“radiador”)  emite ondas de calor, a través del aire que podemos percibir.

EJERCICIOS DE ESCALAS Y ENERGÍA

PROBLEMAS DE ESCALAS DE TEMPERATURA

Resuelve los siguientes problemas sobre conversiones de temperatura. No olvides indicar, datos, fórmula sustitución y resultado. Utiliza las fórmulas:

 

 

 

1.- Los termómetros de mercurio no pueden medir temperaturas menores a -30ºC debido a que a esa temperatura el Hg se hace pastoso. ¿Podrías indicar a qué temperatura Fahrenheit y Kelvin corresponde?

2.- En un día de invierno la temperatura de un lago cerca de la ciudad de Montreal es de 20ºF. ¿El agua estará congelada?

3.- El movimiento molecular de un cuerpo es el cero absoluto y corresponde a °K. ¿Podrías decir a cuantos ºC y ºF equivale?

4.- Al poner a hervir cierta cantidad de agua en la ciudad de México, esta empieza a hervir a 97ºC. ¿A cuántos K y ºF corresponde?

5.- Si la temperatura del cuerpo humano es de 37.5ºC aproximadamente estando en condiciones normales. ¿A cuántos ºF equivale?

6.- En un día normal la temperatura en un aeropuerto es de 20ºF. Indicar si podrán despegar los vuelos.

7.- Una varilla de acero se estando a la intemperie registra una temperatura de 80ºF. ¿A cuántos K y ºC equivale?

8.- El antimonio es un metal que se funde a 630.5ºC. ¿Qué valores le corresponden en ºF y K?

9.- El punto de fusión del Au es de 1336.15K. ¿Qué valores le corresponde en las otras dos escalas?

10.- ¿Qué lectura se apreciara en dos termómetros de escala Celsius y Kelvin, si la lectura es

a) 77ºF

b)-31ºF

PROBLEMAS DE CAMBIO DE UNIDADES DE ENERGÍA

Primero unos ejemplos:

  1. Transformar 120 Julios en calorías.

Recordemos que: 1 caloría = 4, 18 Julios

 

  1. Transformar 450 calorías en Julios.

 

Y ahora inténtalo tú:

  1. Expresar en Julios
    1. 1250 calorías
    2. 560 calorías
    3. 350 calorías
  2. Expresa en calorías:
    1. 25 julios
    2. 178 julios
    3. 653 julios

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