Una guía sobre temperatura y calor. Se incluyen las tres escalas termométricas y las fórmulas para transformar grados Celsius a Fahrenheit y de Fahrenheit a Celsius. También se trata la escala Kelvin y el cero absoluto.

1. Nombre Curso Fecha
1
Unidad 4 Calor y Temperatura
Temperatura
Lección
7
¿Qué es Temperatura?
Cuando tocas el capó de un automóvil, puedes sentir si
está caliente o frío. Si alguien te pide que describas la
temperatura del coche, puedes usar esas palabras para
describirlo. Sin embargo, las palabras caliente y frío no son
términos muy precisos. En ciencia, necesitamos describir
la temperatura de una manera más precisa. Para
describir la temperatura con precisión, primero debes
saber qué es la temperatura. La temperatura está
estrechamente relacionada con la energía. Recuerda que
la materia está compuesta de partículas, tales como
átomos y moléculas. Estas partículas se mueven
constantemente, debido a que tienen energía cinética.
La Temperaturaes una medida de la energía cinética
promedio de todas las partículas en un objeto.
Las personas toman lecturas de temperatura todos los
días. En la mayoría de los casos, la gente usa un
termómetro para medir la temperatura de un objeto. Un
termómetro es una herramienta que mide la temperatura.
Haz preguntas Mientras
estudian esta lección,
escriban cualquier pregunta
que tengan. Cuando hayan
terminado de resolver la
guía, trata de encontrar las
respuestas a tus preguntas,
discutiéndolas con tu grupo.
1. Identifica relaciones
¿Cuál es la relación entre
la temperatura y la
energía cinética?
Sin embargo, los termómetros no miden directamente
la energía cinética media de las partículas. En su lugar, la
mayoría de los termómetros miden los efectos de los
cambios en la energía cinética de las partículas.
2. Explica: ¿Por qué es
importante conocer la
temperatura de las cosas y
de tu cuerpo?
La gente usa diferentes tipos de termómetros para medir la temperatura de
diferentes cosas. Por ej., usamos un tipo de termómetro diferente para medir
la temperatura exterior y otro para medir nuestra temperatura corporal.
Herramientas de Estudio
IDEAS CLAVE
¿Comprendiste?
1

2. 3. Revisa ¿Qué sucede
con la temperatura a
medida que aumenta
la energía cinética?
¿Cómo funcionan los termómetros?
Las partículas en un objeto con una alta temperatura
tienen una gran cantidad de energía cinética. Recuerda que
la energía cinética de un objeto está relacionada con su
velocidad. Cuanto mayor es la velocidad que se mueve el
objeto, mayor es su energía cinética. Por lo tanto, las
partículas en un objeto caliente se mueven a mayor
velocidad que uno frío. Sin embargo, no podemos medir la
energía cinética de cada partícula en un objeto. Entonces,
¿cómo podemos medir la temperatura?
Para medir la temperatura usando un termómetro, confiamos
en el hecho de que la mayoría de las sustancias se expanden
cuando su temperatura aumenta. Esto se debe a que las
partículas se mueven más rápido y tienen más energía
cinética, por lo tanto, cuando las partículas chocan, se
alejan unas de otras. A medida que las partículas se
separan, la sustancia se expande.
Un termómetro común contiene un tubo hueco con algún
Pensamiento Crítico
4. Predice
Consecuencias
Imagina a un líquido
que se contrae cuando
aumenta su Tº. Si el
líquido se usara en un
termómetro, ¿qué
podría pasarle al nivel
del líquido si
disminuyera la
temperatura?
líquido, como mercurio o alcohol de color, dentro de él. En el
exterior del tubo, hay marcas para diferentes temperaturas.
Si la energía cinética de las partículas en el líquido aumenta,
el líquido se expande. Sube por el tubo. El líquido alcanza una
marca de temperatura más alta. De esta manera, podemos
medir la temperatura de un material.
Los termómetros como éste se basan en la
expansión del líquido para medir la temperatura.
5. Describe ¿Cuál es la
función de un termostato?
EXPANSIÓN METÁLICA EN TERMOSTATOS
La mayoría de los metales también se expanden
cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían.
Esta propiedad de los metales se utiliza en un termostato.
Un termostato mide y controla la temperatura dentro de
una casa, edificio o máquina.
Un termostato contiene una bobina hecha de tiras de
dos metales diferentes. Estos dos metales se expanden y
contraen en diferentes grados. Al bajar la temperatura, la
bobina metálica se desenrolla. Esto mueve el puntero del
termostato a una temperatura más baja. Cuando la
temperatura sube, la bobina vuelve a enrollarse. Esto
hace mover al puntero del termostato en la dirección
opuesta, a una lectura de temperatura más alta.
https://www.youtube.com/watch?v=eQjwflgVthg
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¿COMPRENDISTE
?
¿COMPRENDISTE
?

3. La bobina dentro de un
termostato está hecha de dos
metales diferentes. Los metales
se expanden y se contraen a
diferentes grados cuando
cambia la temperatura. Esto
hace que la bobina se apriete o
afloje. A medida que se mueve
la bobina, el puntero se mueve
a una lectura de temperatura
diferente.
Echa un vistazo
6. Explica. ¿Qué hace que el
puntero de un termostato se
mueva a una lectura de
temperatura diferente?
¿Cuáles son las escalas de Temperatura?
Si escuchas a alguien decir que afuera hay 37 grados,
¿piensas que hace calor o está muy frío? ¿Quieres usar un
suéter o una camiseta?: La respuesta depende de la escala
que esté usando la persona para medir la temperatura.
Existen tres escalas de temperatura diferentes que se
utilizan comúnmente. Son las escalas Fahrenheit, Celsius y
Kelvin. En los Estados Unidos se utiliza principalmente la
escala Fahrenheit para medir la temperatura. Las unidades
en la escala Fahrenheit se llaman grados Fahrenheit (°F). El
agua se congela a 32 °F y hierve a 212 °F.
7. Identifica ¿Cuáles son
las tres principales
escalas de temperatura?
La mayoría de los países, incluido Chile, utilizan la
escala Celsius para medir la temperatura. Muchos
científicos también usan esta escala. Las unidades en la
escala Celsius son llamadas grados Celsius (°C). El agua
se congela a 0 °C y hierve a 100 °C.
Puedes convertir o cambiar las mediciones de temperatura
en grados Fahrenheit a mediciones en grados Celsius. Para ello,
debes usar las ecuaciones siguientes.
8. Convierte Usa las
ecuaciones para convertir
37ºC a °F y 97°F a °C. Muestra
tu trabajo.
¿COMPRENDISTE
?

4. 9. Describe. En teoría,
¿qué le podría suceder a
las partículas de una
sustancia si estuviera en
cero absoluto?
CERO ABSOLUTO Y LA ESCALA KELVIN
Probablemente has escuchado a la gente dar temperaturas en
grados Celsius negativos. Esto se debe a que incluso por debajo
de las temperaturas de 0 °C, las partículas siguen en
movimiento. Esas partículas aún tienen energía cinética, por lo
que todavía tienen una temperatura. Sin embargo, en teoría, hay
un punto en el que todas las partículas de una sustancia dejan de
moverse. Se llama cero absoluto.
Sobre la base de experimentos y de cálculos matemáticos,
los científicos han determinado que el cero absoluto es igual a
-273,15°C . La temperatura del espacio exterior es muy cercana
al cero absoluto. Sin embargo, en realidad, un objeto nunca
puede alcanzar exactamente el cero absoluto. Esto se debe a
que las partículas de un objeto nunca dejan de moverse por
completo.
El cero absoluto es la base para la temperatura de la
escala Kelvin. Muchos científicos usan la escala Kelvin para
medir la temperatura. Las unidades para la escala Kelvin se
llaman kelvin (K). En esta escala, el cero absoluto es 0 K. Las
mediciones de temperatura en la escala de Kelvin no utilizan el
signo de grado (°). No hay valores de temperatura negativos en
la escala Kelvin. Esto es porque el cero absoluto es la
temperatura más baja posible. Recuerda que el cero absoluto
es igual a 0 K y -273,15 °C. Por lo tanto, puedes convertir entre
las escalas Kelvin y Celsius usando la ecuación siguiente:
10.Explica ¿Por qué no
puede haber temperaturas
negativas en la escala
Kelvin?
Algunos experimentos científicos recientes han alcanzado
temperaturas cercanas al cero absoluto. Los científicos han
encontrado que la materia se comporta de maneras muy
inusuales en tan bajas temperaturas. Por ejemplo, la fricción
parece desaparecer entre muchas superficies cerca del cero
absoluto. http://www.dailymotion.com/video/x5eey1t
La siguiente tabla resume las principales diferencias entre
las tres principales escalas de temperatura. La figura en la
parte superior de la página siguiente muestra dos
temperaturas comunes en las tres escalas.
Escala Temperatura a la cual
se congela el agua
Temperatura a la
cual hierve el agua
Temperatura del
Cero absoluto
Fahrenheit 32 °F 212 °F -459,69 °F
Celsius 0 °C 100 °C -273,15 °C
Kelvin 273,15 K 373,15 K 0 K
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5. Temperaturas comunes en tres escalas Termométricas
CONVERSIÓN ENTRE ESCALAS DE TEMPERATURA
Vamos resolver un problema de conversión entre las
diferentes escalas de temperatura. La temperatura más alta
registrada en la Tierra fue de 57,8 °C, en Libia. ¿Cuál es esta
misma temperatura en grados Fahrenheit y en Kelvin?
Paso 1: registra los
valores dados y los
desconocidos.
Dados:
Tº en Celsius,
TC = 57,8 °C
Desconocidos:
Tº en Fahrenheit,
TF
Tº en Kelvin, TK
Paso 2: Escribir
las ecuaciones.
TF = 1,8TC + 32
TK = TC + 273,15
Paso 3: Insertar los
valores dados y resolver
para obtener los valores
desconocidos.
TF = 1,8 × 57,8 °C + 32
TF = 136 °F
TK = 57,8 °C + 273,15
TK = 331 K
Por lo tanto, 57,8 C es lo mismo que 136 °F y 331 K.
.
10. Convierte. El punto de
fusión del oro es 1.064 °C.
¿Cuál es el punto de fusión
de ese metal en grados
Fahrenheit? ¿Y en Kelvin?
Muestra tu trabajo usando
los mismos pasos de la
tabla.
11. Convierte. Usando esta
otra fórmula, convierte
100º Fahrenheit a °C
Solución:
C= ( ) . 5
9

6. 12. Identifica. Cuando dos
objetos se tocan, ¿en cuál
dirección de mueve la
energía?
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
¿Cómo se relaciona la temperatura y la
transferencia de energía?
La respuesta tiene que ver con la forma en cómo se
mueve la energía entre los objetos. Cuando dos objetos a
diferentes temperaturas se tocan, la energía se mueve
de un objeto a otro. Esto se llama transferencia de
energía. La energía se mueve desde el objeto con una
temperatura más alta hasta el objeto con una
temperatura más baja.
Los objetos se sienten calientes o fríos debido a esta
transferencia de energía. Por ejemplo, imagínate
sosteniendo un trozo de hielo en tu mano. La temperatura
de tu mano es más alta que la temperatura del hielo. En
otras palabras, las moléculas en tu mano se mueven más
rápido que las moléculas en el hielo. La energía se mueve
de la mano hacia el hielo. Las moléculas en el hielo, al
transferírsele energía, se mueven más rápido. Su energía
cinética — y su temperatura — aumentan.
¿De dónde viene la energía para elevar la temperatura del
hielo? De tu mano. Tu cuerpo cede energía cuando se
transfiere al hielo. Los nervios de tu piel perciben esta
transferencia de energía. Envían una señal a tu cerebro. Tu
cerebro interpreta la señal como una sensación de frío. De
manera similar, la energía de un objeto de alta temperatura
se transferirá hacia tu cuerpo.
13. Describe Si estás
sosteniendo un objeto
caliente, ¿la energía fluye
desde tu mano hacia el
objeto o en sentido
contrario?
______________________
______________________
_____________________
Echa un vistazo
14. Ilustra En la figura, dibuja
flechas en cada dibujo para
mostrar la dirección hacia la
cual se transfiere la energía
calórica. Además, completa la
oración bajo las figuras.
La energía fluye desde objetos con_______ temperatura hacia objetos con________
temperatura
Copyright © by Holt, Rinehart and Winston.
GAToledo, 2017 6
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¿COMPRENDISTE
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7. 7
CALOR
La energía que se transfiere entre los objetos a
diferentes temperaturas se llama calor. El calor siempre se
mueve desde un objeto cuya temperatura es más alta hacia
un objeto con temperatura más baja. Si dos objetos están a
la misma temperatura, no se moverá calor entre ellos. El
calor se mueve entre dos objetos hasta que sus
temperaturas se equilibran. En ese punto, las partículas de
ambos objetos tienen la misma cantidad de energía cinética.
TASA DE TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
La diferencia de temperatura entre dos objetos puede
indicarte la dirección en la que fluirá el calor. La diferencia de
temperatura entre dos objetos también puede indicarte la
rapidez del flujo de calor. Cuanto mayor sea la diferencia de
temperatura, más rápido fluirá el calor.
Por ejemplo, imagina a dos recipientes de agua. El agua
en uno de los recipientes tiene una temperatura de 60 °C.
El agua del otro recipiente tiene una temperatura de 40 °C.
Ambos contenedores están en una habitación. El aire en la
habitación tiene una temperatura de 10 °C, tal como se
muestra a continuación.
Pensamiento Crítico
15. Aplica Conceptos Un
estudiante coloca una
taza de agua fría sobre un
mostrador en una
habitación que tiene una
alta Tº. El estudiante mide
la Tº del agua cada
minuto hasta que se
estabiliza. La temperatura
final del agua es de 28 ˚C.
¿Cuál es la temperatura
final de la habitación?
Echa un vistazo
16. Identifica ¿Cuál
contenedor con agua
transferirá calor más rápido?
Explica tu respuesta.
El calor fluirá desde el agua depositada en los
contenedores hacia el aire de la habitación. A medida que el
calor fluye, la temperatura del agua disminuirá y la
temperatura del aire aumentará. El calor fluirá más
rápidamente desde el agua más caliente comparado con la
rapidez con la que fluye desde el agua más fría. A medida
que la temperatura del agua se acerca a la temperatura del
aire, el calor fluirá más lentamente.

8. Lección 7 Revisión
1. Compara. ¿Cuál es la relación entre la temperatura y el calor?
2. Calcula. El termómetro en una habitación con aire acondicionado marca 20 °C. ¿Cuál es la
temperatura de la habitación en grados Fahrenheit y en kelvin? Muestra tu trabajo.
3. Compara. ¿Cuáles átomos se mueven más rápido: los de una cuchara a 0 °F o los de un tenedor
a 0 °C? Explica tu respuesta. (Sugerencia: ¿Cuál es la temperatura más alta, 0 °F o 0 °C?)
4. Identifica Problemas. Un estudiante está haciendo un experimento para determinar los
efectos de la temperatura sobre un objeto. Él escribe que la temperatura inicial del objeto era
de -3,5 °K. Identifica dos errores en la temperatura registrada por el estudiante.
5. Calcula Una muestra de nitrógeno líquido tiene una temperatura de -320,8 °F. ¿Cuál es su
temperatura en grados Celsius y en kelvin? Muestra tu trabajo. (Sugerencia: Utiliza la
temperatura en grados Celsius para calcular la temperatura en kelvin.)
6. El cero absoluto, o 0K, es la temperatura más baja posible porque
a) aún no se ha diseñado ningún instrumento científico que pueda medir temperaturas menores a 0 K
b) ésta es la temperatura más baja registrada en la tierra o en cualquier otra parte del universo
c) a esa temperatura toda la materia se solidifica
d) en teoría no puede haber menor cantidad de energía cinética molecular que la de 0 K
Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. Traducido y modificado por GAToledo, SFC, 2017
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