TEMA 03. Calor y Temperatura

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La energía térmica

La energía térmica

Experimenta

Experimenta

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

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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

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Recuerda, además, lo que hemos visto este

curso sobre los cuerpos materiales que se

mueven: tienen ENERGÍA CINÉTICA

Aumento de la Temperatura Mayor Temperatura Menor Temperatura

Aumento de la Energía Cinética

Menor E. Cinética Mayor E. Cinética

(5)

Lo que llamamos

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2

La temperatura

La temperatura

A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el

movimiento de las partículas se hace más evidente.

(7)

2

La temperatura

La temperatura

La temperatura es

la medida de la

energía térmica de

una sustancia.

La temperatura se

mide con un

instrumento

llamado

termómetro

(8)

¿Quieres

saber cómo

funciona un

termómetro?

TERMÓMETRO

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Partículas más

separadas,

moviéndose

más deprisa

Menor volumen

Aumento de la Temperatura

Mayor

volumen

Cuando calentamos un cuerpo material, este

SE DILATA,

SE DILATA

es decir, aumenta su volumen.

La dilatación se debe a que las partículas se separan:

Partículas

más juntas

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Por eso existen

las “juntas de

dilatación”

Juntas de dilatación

Cuando hace calor las

paredes se dilatan. Cuando

refresca se contraen.

Con las juntas

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De mercurio

De mercurio

Digital

Digital

De alcohol

De alcohol

Digital

Digital

De aguja

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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

(13)

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

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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 Celsius 1701-1744

Agua hirviendo 100ºC

Fusión del hielo 0ºC

Dividamos esto en cien partes

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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

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Cero absoluto Por encima de 0 K

Las partículas dejan de moverse por completo.

No puede existir una temperatura por debajo de 0 K

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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

(18)

3

Calor y equilibrio térmico

Calor y equilibrio térmico

Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su temperatura con la del ambiente.

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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.

(20)

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

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El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en

el sistema internacional su unidad es el

julio

(J) .

Con frecuencia se usan múltiplos del julio, como el Kilojulio (kJ)

Otra unidad tradicional (antigua) para

medir el calor es la

caloría

(

cal

)

(22)

4

¿Cómo se transfiere o transmite

¿Cómo se transfiere o transmite

el calor?

el calor?

(23)

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

(24)

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

(25)

¿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…)

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Los

aislantes

térmicos

son

aquellas

sustancias que

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

(27)

Equilibrio 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

(28)

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

(29)

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?...

(30)

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

(31)

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.

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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

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Brasas

Vemos 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.

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Todos los cuerpos absorben radiación, pero también

reflejan parte de ella.

Una

camiseta blanca refleja bastante radiación

Radiación reflejada Una camiseta negra

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(36)

Figure

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Referencias

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