Subido porAide Rodriguez
Calor y temperatura
Este documento explica los conceptos de energía térmica, temperatura y calor. La energía térmica es la energía cinética de los átomos y moléculas que componen una sustancia. La temperatura es una medida de la energía térmica y se mide con un termómetro. El calor es la transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro y puede transmitirse por conducción, convección o radiación.
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Calor y temperatura
- 2. 1 La energíatérmicaLa energía térmica ExperimentaExperimenta 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?.
- 3. Para comprender mejorqué 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 temperatura Menor temperatura
- 4. Recuerda, además, loque hemos visto este curso sobre los cuerpos materiales que se mueven: tienen 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 la Temperatura y el Movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias.
- 5. Lo que llamamos “ENERGÍATÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas. ¿Y qué es la Energía Térmica?
- 6. 2 La temperaturaLatemperatura 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.
- 7. 2 La temperaturaLatemperatura La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro TERMÓMETRO
- 8. ¿Quieres saber cómo funciona untermómetro? TERMÓMETRO ¿Sabes qué es la dilatación?
- 9. Partículas más separadas, moviéndose más deprisa Menor volumen Aumentode la Temperatura Mayor volumen Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATASE 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
- 10. Por eso existenlas “juntas de dilatación” Juntas de dilatación Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando refresca se contraen. Con las juntas pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantará más años.
- 11. De mercurioDe mercurio DigitalDigital DealcoholDe alcohol DigitalDigital De agujaDe aguja
- 12. Sirven para versi tenemos fiebre. Hilo de mercurio Estrechamiento Bulbo Al enfriarse se rompe el hilo de mercurio por el estrechamiento, manteniéndose 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
- 13. Sirven para medir la temperaturadel 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.
- 14. Se da elvalor 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.
- 15. Haz clic parasaber 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.
- 16. Cero absoluto Porencima de 0 K Las partículas dejan de moverse por completo. No puede existir una temperatura por debajo de 0 K Lord Kelvin (1824-1907)
- 17. En la escalaKelvin, 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
- 18. 3 Calor yequilibrio térmicoCalor 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.
- 19. Cuando dos sistemaso 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
- 20. El calor siemprese 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
- 21. El calor semide 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
- 22. 4 ¿Cómo setransfiere o transmite¿Cómo se transfiere o transmite el calor?el calor? De tres formas distintas:
- 23. 4 ¿Cómo setransfiere o transmite¿Cómo se transfiere o transmite el calor?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.
- 24. 4 ¿Cómo setransfiere o transmite¿Cómo se transfiere o transmite el calor?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
- 25. ¿Y por quéte 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
- 26. Los aislantes térmicos son aquellas sustanciasque 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.
- 27. Equilibrio térmico Sustancia Conductividad térmica Plata0,97 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
- 28. En la convección setransmite 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:
- 29. Si pones untermómetro 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
- 30. Si se poneun 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.
- 31. Por eso nosllega 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…
- 32. LUZ VISIBLE RADIACIONES NO VISIBLES RADIACIONES NOVISIBLES 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
- 33. Brasas Vemos la luzcon 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.
- 34. Todos los cuerposabsorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Una camiseta blanca refleja bastante radiación Radiación reflejada Una camiseta negra absorbe bastante radiación