LA TEMPERATURA.

HOY CONOCEREMOS:

Concepto de Temperatura Dilatación Térmica Escalas Termométricas Anomalía del Agua

SUPERACION.mpg

EVALUACIÓN PREVIA.

¿Qué entiendes por Temperatura?

APRENDIZAJES ESPERADOS.

Al Finalizar la clase, usted será capaz de comprender el concepto de Temperatura

desde el punto de vista de la Física.

Manejar con familiaridad el concepto de Temperatura y la relación que existe con el

concepto de energía.

RECORDEMOS….

Toda la materia está formada por átomos o moléculas en constante movimiento.

El que los átomos y las moléculas se combinen para formar sólidos, líquidos, gases o plasmas dependen de la rapidez con que se mueven.

En virtud de su movimiento, las moléculas o átomos poseen energía cinética.

La energía cinética promedio de las partículas individuales se relaciona de manera directa con lo caliente que se siente algo.

¿QUÉ ES LA TEMPERATURA?

La temperatura nos indica cuan frío o caliente se encuentra un cuerpo, y por lo tanto, si un cuerpo está más frío que otro decimos que el primero se encuentra a menor temperatura.

Los conceptos de frío y caliente muchas veces son subjetivos, ya que hay factores externos que pueden hacernos cambiar esta apreciación.

¿Es lo mismo calor que temperatura.mpg

Lo que tú sientes al tocar un cuerpo es la vibración o agitación de las partículas que lo forman. A mayor temperatura, hay

mayor agitación de las partículas.

1. Toda la materia está formada por átomos, los cuales, a su vez, forman moléculas.

2. En los distintos estados de la materia, vemos distintas distribuciones y distancias entre estas moléculas.

3. Pero todas estas partículas no se encuentran en un estado de reposo, sino que se encuentran vibrando con respecto a un punto de equilibrio.

Relación entre la Temperatura y los estados de la Materia.

La temperatura es una medida de comparación entre los distintos estados de agitación de las partículas.

Si la temperatura de un objeto A es mayor que la temperatura de un objeto B es porque las partículas que forman el cuerpo A tienen mayor agitación que las del cuerpo B.

Como la temperatura depende del movimiento de las partículas, podemos definir temperatura como “la medida de la energía cinética molecular interna

media de una sustancia.”

EQUILIBRIO TÉRMICO.

Si en el universo se alcanzara el equilibrio y existiera en todos los lugares la misma

temperatura eso supondría la muerte, la quietud, la falta de cambio.

Siempre que dos o mas sustancias a diferente temperatura se ponen en contacto térmico, aisladas de influencias externas, se produce una transferencia de energía desde la de mayor temperatura, que pierde energía y disminuye su temperatura, hacia la de menor temperatura, que gana energía y aumenta su temperatura hasta que ambos cuerpos están a la misma temperatura, es decir, hasta que alcancen el Equilibrio Térmico.

¿CÓMO MEDIMOS LA TEMPERATURA?

Para medir la temperatura de un cuerpo, se miden los cambios que experimentan algunas variables termométricas (magnitudes físicas que pueden experimentar cambios cuando absorben calor debido a una transferencia de energía, como ejemplo son el color de la

sustancia, el volumen, etc) de otro cuerpo que esta en contacto térmico con el, la relación directa que hay entre la temperatura y las variables termométricas, permiten construir instrumentos que registran los cambios de temperatura, llamados termómetros.

Termómetro de vidrio: Es un tubo de vidrio sellado que contiene un líquido en su interior, comúnmente mercurio o también alcohol. El mercurio o el alcohol se dilatan al aumentar su temperatura.

Al estar graduado, el termómetro indica la temperatura correspondiente.

Termómetro bimetálico: está formado por dos metales con distinto coeficiente de dilatación. Al aumentar la temperatura, la tira metálica varía de longitud, curvándose, lo que permite medir la temperatura.

Termómetro digital: una de las propiedades que cambia con la temperatura es la resistencia eléctrica, por lo tanto, cambia la corriente que circula por el circuito. En estos termómetros, un circuito eléctrico registra estas variaciones y mediante un chip se muestra en una pantalla digital numéricamente el valor de la temperatura.

 

ESCALAS DE TEMPERATURA.

Escalas de T°.mpg

 

La escala Celsius es la que comúnmente utilizamos para medir la temperatura corporal y del ambiente. Esta escala fue creada en 1742 por el físico y astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744).

Celsius asoció el valor 100 al punto de fusión del hielo y el valor 0 al punto de ebullición del agua, ambos casos a 1 atm de presión. Pero, posteriormente, dichos puntos se reasignaron, así el punto de fusión (o congelación del agua, ya que ocurren a igual temperatura) corresponde al 0 y el de ebullición al valor 100.

Al ser una escala lineal, se fijan estos dos puntos, luego se realizan 100 divisiones de igual tamaño y se obtiene la escala lineal de temperatura, con variaciones de 1 grado cada una.

ESCALA CELCIUS.

ESCALA FAHRENHEIT

En 1714 Daniel Gabriel Fahrenheit creó el primer termómetro de mercurio, al que le registra la escala Fahrenheit y que actualmente es utilizado en los países de habla inglesa.

Esta escala tiene como referencia inferior el punto de fusión del hielo a 32°f y como referencia superior el punto de ebullición del agua 212° a 1 atm.

ESCALA KELVIN

Fue creada en 1848 por William Thompson, Lord kelvin. Esta escala es la que se usa en la ciencia y esta basada en los principios de la termodinámica, en los que se predice la existencia de una temperatura mínima, en la cual las partículas de un sistema carecen de energía térmica. la temperatura en la cual las partículas carecen de movimiento se conocen como cero absoluto (0°k).es la escala de la que se habla en la segunda ley de la termodinámica. Es la mas usada en el ámbito científico.

RELACIONES ENTRE ESCALAS.

1. Para convertir de ºK a  ºC se aplica la siguiente formula.

ºC=ºK – 273 0 ºK=ºC + 273

2. Para convertir de ºC  a  ºF se aplica la siguiente formula.

°C = 5 (°F – 32) / 9 o

5 329

T Tc f

EVALUACIÓN.

Supón que viaja por avión y luego del aterrizaje el piloto informa que la

temperatura afuera es de 40°F . ¿Como debes salir ,abrigado o con polera?

D.E.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA.

Dilatación Térmica.

Casi todos los sólidos se dilatan cuando se calientan, e inversamente se encogen al enfriarse. Esta dilatación o contracción es pequeña, pero sus consecuencias son importantes.

En las vías del ferrocarril se procura dejar un espacio entre los rieles por la misma razón; este problema es el causante del traqueteo de los vagones.

1. Dilatación lineal.

Se considera solamente una dimensión de variación, su longitud.

 

Dependerá de la longitud inicial, ya que la dilatación total es mayor, mientras mayor sea la longitud inicial de la barra. Por último, la variación de longitud no es igual para cada material, debido a la diferencia en sus estructuras moleculares. Cada material se caracteriza por lo que se denomina “coeficiente de dilatación lineal”.

Una barra o un alambre, el diámetro es muy pequeño en comparación con su longitud. La variación de longitud

en este caso dependerá de la variación de temperatura, ya que a

mayor aumento de esta, mayor será el movimiento de partículas, por lo que se producirá una mayor dilatación.

La ecuación que da cuenta de la variación de longitud es:

  

2. Dilatación superficial

 

Considera el aumento de su área. Si tenemos una lámina, debemos considerar que la variación de la longitud es en todas direcciones a lo largo de su superficie. Por lo tanto, estamos hablando de una variación de área, la cual puede estimarse como el doble de la variación lineal. La siguiente ecuación modela dicha variación:

0A A T

3. Dilatación Volumétrica.

Corresponde al aumento del volumen, por lo que se tiene tres dimensiones de dilatación, la ecuación para esta variación de volumen está dada por:

0V V T

EVALUACIÓN.

Una barra de acero en un puente de un camino de alta montaña , tiene una

longitud de 50 m cuando se encuentra a 30°C . ¿Que longitud tendrá cuando su temperatura descienda a los – 25

°C?

ANOMALÍA DEL AGUA.

Sabemos que cuando una sustancia aumenta o disminuye su temperatura, ésta sufre variaciones en su volumen (dilatación o contracción).

Pero esta regla general, no es aplicable al agua, ya que constituye una excepción a la regla, la cual se denomina “Anomalía del Agua”.

Este comportamiento anómalo del agua no se produce a cualquier temperatura:

Si el agua se encuentra a 100 °C y disminuye su temperatura se contraerá como los demás cuerpos; esto ocurre hasta que llega a los 4 °C.

A partir de este valor, si la temperatura sigue descendiendo, el agua comenzará a dilatarse, aumentando su volumen hasta llegar a los 0 °C. Por el contrario, cuando el agua aumenta su temperatura de los 0 °C a los 4 °C se contrae, pero si la temperatura sigue aumentando tendrá un comportamiento normal. A este fenómeno se debe a la geometría de la molécula de agua que cambia su ordenamiento al disminuir la temperatura.

EVALUACIÓN FINAL.

1. ¿Qué efecto del calor se aprovecha en la construcción de un termómetro clínico?

a) La dilatación de la materia.

b) El cambio de color de la materia.

c) El cambio de forma de la materia.

d) Su alta temperatura.

e) Su energía térmica.

 

2. Un cuerpo A está más caliente que uno B, entonces:

f) El cuerpo A tiene más calor que el B.

g) El cuerpo A tiene más energía térmica que el B.

h) El cuerpo A es de color más claro que el B.

i) El cuerpo A está expuesto al sol y el B no lo está.

j) Ninguna de las anteriores.

3. Cuando a una persona se le “toma” la temperatura, es :

a) Para medir su energía térmica.

b) Para medir su calor.

c) Porque está enfermo.

d) Porque su frente está muy caliente.

e) Ninguna de las anteriores.

4. ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es(son) verdadera(s):

I El calor se transmite sólo de un cuerpo caliente a uno frío.

II El calor es un proceso de transferencia de energía térmica.

III Cuando dos cuerpos están a la misma temperatura se dice que están en equilibrio térmico.

f) sólo I

g) sólo II

h) sólo III

i) sólo II y III

j) I, II y III

RESPUESTAS.

1. A2. B3. A4. E