2. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS INTRODUCCIÓN. Los fenómenos térmicos y caloríficos forman parte de los fenómenos físicos cotidianos. Es sabido que calor y temperatura son sustantivos que están incorporados al lenguaje popular y que raramente son utilizados de una forma científicamente correcta. Frecuentemente se identifican o bien se utilizan en definiciones circulares en las que uno hace referencia directa al otro como sinónimo. Ese es el error que se comete al afirmar que la temperatura "mide el calor que hace", o cuando de una persona que tiene fiebre se dice que "tiene calor", etc...

3. Otras veces el calor se identifica con algún ingrediente material de los cuerpos. Por eso se cierran las ventanas "para que no se vaya el calor", o las calorías se utilizan como medida del aporte no deseable de materia, "lo que engorda", por parte de los alimentos a las personas que los ingieren. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS INTRODUCCIÓN.

4. Los contenidos de esta unidad tratan sobre los fenómenos térmicos y caloríficos más elementales, definiendo los conceptos fundamentales que permiten describir tanto correctamente a estos fenómenos como realizar predicciones cuantitativas acerca de su desarrollo. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS INTRODUCCIÓN.

5. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS ¿QUÉ ES, Y CÓMO SE MANIFIESTA, LA ENERGÍA TÉRMICA? TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA 1.La materia está formada por partículas muy pequeñas que no podemos ver (ÁTOMOS/ MOLÉCULAS). 2. Las partículas están moviéndose continuamente (ENERGÍA CINÉTICA). 3. Entre de las partículas no hay absolutamente nada (VACÍO). La ENERGÍA TÉRMICA de un cuerpo es la suma de todas las ENERGÍAS CINÉTICAS de las partículas que lo constituyen.

6. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS ¿QUÉ ES, Y CÓMO SE MANIFIESTA, LA ENERGÍA TÉRMICA? La temperatura es una magnitud (algo que podemos medir) que se relaciona (es proporcional) con la medida de la velocidad media con que se mueven las partículas (por lo tanto con su energía cinética o nivel de agitación).

7. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS ¿QUÉ ES, Y CÓMO SE MANIFIESTA, LA ENERGÍA TÉRMICA? ENERGÍA TÉRMICA VELOCIDAD MASA NATURALEZA PARTÍCULAS QUE CONSTITUYEN LA MATERIA

8. Los sistemas materiales pueden intercambiar energía en forma térmica (CALOR) El intercambio energético en forma de CALOR se produce entre sistemas a distinta temperatura 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO

9. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO El CALOR es la transferencia de energía que tiene lugar desde un cuerpo caliente (mayor temperatura) a otro frío (menor temperatura) al ponerse en contacto.

10. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO Los termómetros funcionan gracias al equilibrio térmico La TEMPERATURA es la magnitud que miden los termómetros.

11. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO Anders Celsius Daniel Gabriel Farenheit

12. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO grados F = (9/5) x grados C+32 grados K = 273 + grados C

13. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO En 1714, el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit, termómetro de mercurio de por medio, creó una escala de temperaturas y estableció tres puntos fijos. Su idea fue que el punto cero de la escala fuera lo más bajo posible. Para ello mezcló hielo, agua y cierto tipo de sal, para hacer disminuir la temperatura de la mezcla hasta el valor mínimo que se podía conseguir con esos elementos. Esa temperatura se convirtió en el grado 0 de su escala. Después, tomó la temperatura de un cuerpo humano sano y lo asignó como el punto superior de su escala, estableciéndola en 96 grados. Sin embargo años más tarde se descubrió que la temperatura de un humano sano es aproximadamente 2,5 grados superior a lo que él había establecido de forma arbitraria. El tercer punto fijo lo obtuvo calculando el punto de congelación del agua y descubrió que era de 32 grados. Más adelante aplicó esta escala al punto de ebullición del agua, y obtuvo una temperatura de 212 grados a nivel del mar. Esa temperatura fue propuesta por Fahrenheit como el límite superior de la nueva escala. La diferencia entre el punto de ebullición y el punto de congelación del agua en la escala Fahrenheit es de 180 grados (212 grados menos 32 grados). Pero en la escala Celsius es de 100 grados. Por lo tanto, la proporción entre las dos escalas es 180/100 o, si se simplifica, 9/5. La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit se obtiene multiplicando la temperatura en Celsius por 1,8 (9/5) y sumando 32.

14. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO El kelvin es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. Se toma como la unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades y se corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua. Se representa con la letra "K", y nunca "°K". Además, su nombre no es el de "grado kelvin", sino simplemente "kelvin"; no se dice "19 grados Kelvin" sino "19 kelvin" o "19 K". Coincidiendo el incremento en un grado Celsius con el de un kelvin, su importancia radica en el 0 de la escala: a la temperatura de 0 K se la denomina cero absoluto y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema macroscópico puede tener una temperatura inferior. A la temperatura medida en Kelvin se le llama "temperatura absoluta“.

15. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR Y TEMPERATURA. EQULIBRIO TÉRMICO El punto triple es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presión de vapor. El punto triple del agua, por ejemplo, está a 273,16 K (0,01°C) y a una presión de 611,73 Pa ITS90. Esta temperatura, debido a que es un valor constante, sirve para calibrar las escalas Kelvin y Celsius de los termómetros de mayor precisión. única combinación de presión y temperatura a la que el agua, hielo y vapor de agua pueden coexistir en un equilibrio estable se produce exactamente a una temperatura de 273.1598 K (0.0098 ° C) y a una presión parcial de vapor de agua de 611,73 pascales (6,1173 milibares, 0,0060373057 atm). En ese momento, es posible cambiar el estado de toda la sustancia a hielo, agua o vapor arbitrariamente haciendo pequeños cambios en la presión y la temperatura.

16. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR ESPECÍFICO El calor específico (c e ) de una sustancia es la cantidad de energía que hay que proporcionar a 1kg de dicha sustancia para elevar su temperatura 1K El calor específico del agua es de 4180 J/KgK El calor específico del hierro es de 460 J/KgK

17. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALOR ESPECÍFICO Q c e = ----------------- m · (t 2 – t 1 ) Sustancia Calor específico (J/kg·K) Acero 460 Aluminio 880 Cobre 390 Estaño 230 Hierro 450 Mercurio 138 Oro 130 Plata 235 Plomo 130 Sodio 1300

18. Se utiliza para determinar la capacidad calorífica específica de las sustancias 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALORÍMETRO

20. 6. EFECTOS DEL CALOR. CALORIMETRÍA EL CALOR Y LOS CAMBIOS DE ESTADO EN LOS CAMBIOS DE ESTADO NO VARÍA LA TEMPERATURA

21. 6. EFECTOS DEL CALOR. CALORIMETRÍA EL CALOR Y LOS CAMBIOS DE ESTADO En algunas circunstancias, cuando se aporta energía calorífica a un cuerpo, este no aumenta su temperatura, sino que esa energía se invierte en modificar las fuerzas que unen unas moléculas con otras, provocando que la materia cambie su estado de agregación.

22. 6. EFECTOS DEL CALOR. CALORIMETRÍA EL CALOR Y LOS CAMBIOS DE ESTADO CALOR LATENTE (L) Es la cantidad de energía térmica que se transfiere a un kilogramo de masa de una sustancia pura para cambiar su estado, a una presión determinada y a la temperatura de cambio de estado. Q = m · L f Q = m · L v

23. 5. ENERGÍA TÉRMICA, CALOR Y OTROS CONCEPTOS CALORIMETRÍA ENERGÍA CALORÍFICA CEDIDA = ENERGÍA CALORÍFICA ABSORBIDA (materia a mayor T) (materia a menor T) m · c · (t equilibrio – t 1 ) = m · c · (t equilibrio – t 1 ) CÁLCULO TEMPERATURA DE EQUILIBRIO TÉRMICO

24. 7. MÁQUINAS TÉRMICAS Son dispositivos que pueden transformar la energía térmica en otras formas de energía, como la eléctrica o la mecánica. El calor necesario para conseguir que funcione una máquina térmica procede, generalmente, de la combustión de un combustible. Dicho calor es absorbido por un fluido que, al expandirse, pone en movimiento las distintas piezas de la máquina.

25. 7. MÁQUINAS TÉRMICAS

26. 7. MÁQUINAS TÉRMICAS TRABAJO (w) RENDIMIENTO = ------------------------------ X 100 CALOR (Q)