el calor y_la_temperatura
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I.E.S. Suel - FuengirolaCiencias de la Naturaleza
1 La energía térmicaLa 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?.
Para comprender mejor qué 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
Recuerda, además, lo que 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.
Lo que llamamos “ENERGÍA TÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas.
¿Y qué es la Energía Térmica?
2 La temperaturaLa temperatura
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.
2 La temperaturaLa temperatura
La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia.
La temperatura se mide con un instrumento
llamado termómetro
TERMÓMETRO
¿Quieres saber cómo funciona un
termómetro?
TERMÓMETRO
¿Sabes qué es la dilatación?
Partículas más separadas, moviéndose más deprisa
Menorvolumen
Aumento de la Temperatura Mayorvolumen
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
Por eso existen las “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.
De mercurioDe mercurio
DigitalDigital
De alcoholDe alcohol
DigitalDigital
De agujaDe aguja
Sirven para ver si 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
Sirven para medir la
temperatura del 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.
Se da el valor 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 Celsius1701-1744
Agua hirviendo100ºC
Fusión del hielo0ºC
Dividamos esto en
cien partes iguales.
Haz clic para saber 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.
Cero absoluto Por encima de 0 KLas partículas dejan de moverse por completo.
No puede existir una temperatura por debajo de 0 K
Lord Kelvin (1824-1907)
En la escala Kelvin, 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
3 Calor y equilibrio 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.
Cuando dos sistemas o 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
El calor siempre se 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
El calor se mide 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
4 ¿Cómo se transfiere o transmite ¿Cómo se transfiere o transmite el calor?el calor?
De tres formas distintas:
4 ¿Cómo se transfiere 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.
4 ¿Cómo se transfiere 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
¿Y por qué te 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
Conductividad térmica
Sustancia
0,002Vidrio
0,004Hielo
0,0002Madera
0,0015Ladrillo
0,0001Corcho
0,083Plomo
0,26Latón
0,12Acero
0,49Aluminio
0,92Cobre
0,97Plata
Los aislantes térmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica.
Conductividad térmica
Sustancia
0,002Vidrio
0,004Hielo
0,0002Madera
0,0015Ladrillo
0,0001Corcho
0,083Plomo
0,26Latón
0,12Acero
0,49Aluminio
0,92Cobre
0,97PlataCobre: conductor térmico
Madera: aislante térmico
Los conductores térmicos son aquellas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica.
Equilibrio térmico
Conductividad térmica
Sustancia
0,002Vidrio
0,004Hielo
0,0002Madera
0,0015Ladrillo
0,0001Corcho
0,083Plomo
0,26Latón
0,12Acero
0,49Aluminio
0,92Cobre
0,97Plata
En la convección se transmite 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:
Si pones un termómetro 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
Si se pone un 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.
Por eso nos llega 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…
LUZ VISIBLE
RADIACIONES NO VISIBLES
RADIACIONES NO VISIBLES
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
BrasasVemos la luz con 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.
Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella.
Una camiseta blanca refleja bastante radiación
Radiación reflejada
Una camiseta negra absorbe bastante radiación
