PDF superior UNIDAD III CALOR Y TEMPERATURA

El principio de equilibrio térmico dice siempre y cuando varios objetos se coloquen dentro de un recipiente aislado, alcanzaran finalmente la misma temperatura . Lo anterior es el resultado de una trasferencia de energía térmica de los cuerpos calientes a los fríos .

El  concepto  de  temperatura  nos  es  muy  familiar  en  nuestro  quehacer  diario.  Siempre  escuchamos  frases  como  ¡tengo  frio!  o  ¡tengo  calor!  Sin  embargo,  definir  exactamente  el  concepto  de  temperatura  no  es  una  tarea  fácil.  Algunas  referencias  que  muy  probablemente  manejemos  es  que  el  agua se congela a 0 °C y que ebulle o hierve a los 100 °C. Pero  ¿cómo podremos definir exactamente a la temperatura?  Como  sabemos  la  materia  puede  encontrarse  en  diferentes  fases  (líquido  sólido  o  gas,  Fig.  1.3),  la  diferencia  entre  un  estado y otro depende del arreglo molecular que varía desde  menor orden en el estado gaseoso hasta un mayor orden en el  estado sólido. 

El calor específico de una sustancia está definido por la expresión en donde Q es el calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para que su temperatura aumente en una unidad Se tiene un calorimetro (recipiente construido para aislar térmicamente su contenido del exterior) de masa despreciable, con una masa de agua M a temperatura T.

Figura 9: Promedio espacial, por unidad de volumen,del cambio en el contenido de calor generadoporla derivada temporal de la temperatura y de la transferencia de calor generada por los m[r]

Según esto, los sólidos con puntos de fusión mayores serán los que presenten enlaces covalentes atómicos; le siguen los compuestos iónicos, los metálicos y, por último, los covalentes moleculares. Si no se modifica la presión, mientras dura la fusión de una sustancia la temperatura permanece constante. Esto se debe a que toda la energía suministrada en forma de calor se invierte en romper la estructura interna del sólido. Al calor que es preciso comunicar a la unidad de masa de una sustancia que se encuentra a la temperatura de fusión para que se produzca el paso del estado sólido al líquido se denomina calor latente de fusión. Y al contrario, el calor que la unidad de masa de una sustancia desprende al pasar del estado líquido al sólido se denomina calor latente de solidificación.

Teniendo en cuenta la interpretación de la temperatura dada más arri- ba, deberemos de concluir que las moléculas del cuerpo que está a temperatura más alta tienen una energía cinética media superior a las del cuerpo que tiene menor temperatura. Cuando se ponen en con- tacto se produce una transferencia de energía entre las moléculas, de tal manera, que las que tienen mayor energía cinética pierden parte de ella que pasa a las del otro cuerpo. En consecuencia, el cuerpo que estaba inicialmente a mayor temperatura, experimentará un descenso y aumentará la del que estaba a menor temperatura hasta que ambas se igualen. Una vez alcanzado en equilibrio, cesará el flujo de energía. Llamamos calor (Q) a la energía en tránsito que pasa de un cuer- po a otro cuando éstos están a distinta temperatura.

Otra escala para medir la temperatura fue desarrollada en 1714 por Gabriel Daniel Fahrenheit. El desarrollo de esta escala se basó en la elección de ciertos puntos fijos. Fahrenheit escogió la temperatura de la solución del agua salada como su punto fijo inferior y le asignó el número y unidad 0º F. Para el punto fijo superior eligió la temperatura del cuerpo humano. Por alguna razón inexplicable, el designó el número de la unidad 96º F para la temperatura del cuerpo. El hecho de que la temperatura del cuerpo humano sea en realidad de 98,6º F indica que se cometió un error experimental al establecer la escala. Si relacionamos la escala Fahrenheit con los puntos fijos aceptados universalmente para la escala Celsius, observemos que 0 y 100º C corresponden a 32 y 212º F respectivamente. Suponga que fabricamos dos termómetros sin graduar y los colocamos en una mezcla de hielo y agua, como lo indica la figura 4. Después de permitir que las columnas de mercurio se estabilicen, marcamos 0º C en uno de los termómetros y 32ºF en el otro. A continuación, colocamos los dos termómetros directamente sobre el agua hirviendo, permitiendo que las columnas de mercurio se estabilicen en el punto de vapor.

Según Holton (1986) “los antiguos atomistas griegos explicaron las diferencias de temperatura de los cuerpos -la denominada intensidad o grado de calor- por un esquema conceptual, imaginando el calor como una sustancia especial, no perceptible directamente, atómica en estructura como las restantes, que se difundía a través de los cuerpos rápidamente y que, posiblemente poseía algún peso”. Posteriormente, en el siglo XVII se tenía una idea más precisa (Holton 1986), se trataba de un fluido, tenue, capaz de entrar y salir a través de los "poros" más pequeños, y cuya magnitud dependía de la temperatura, era imponderable y, quizás, semejante al fluido sutil y omnipresente de Descartes o los éteres invocados por alguien para explicar la gravitación, la propagación de la luz y el calor radiante, la transmisión de las fuerzas eléctricas y magnéticas, etc. La consolidación de la teoría del calórico, especialmente debido a los resultados concluyentes que se obtuvieron al colocar en contacto cuerpos a diferentes temperaturas (Black 1728-1799) concluyeron en la Ley de la Conservación del Calor (o del calórico): “El calor ni se crea ni se destruye, pero sí puede ser transferido de un cuerpo a otro.”

Por todo esto podemos decir que el calor es la transferencia de energía térmica de un cuerpo que está a mayor temperatura a otro que está a menor temperatura.. El equilibrio [r]

Dicha comparación arrojó el interesante resultado de que una vez hemos pasado por didáctica, a las observaciones realizadas para dicha materia se las veía con el objetivo de verificar si la tarea que llevaba a cabo el profesor observado se alineaba en mayor o menor medida con los elementos teóricos revisados. Es decir, se controlaba si se relevaban ideas previas, como eran usadas (si eran tenidas en cuenta), si se trabajaba con trabajos practico de laboratorio, que características se podían observar de los mismos, que tipos de abordajes comunicativos se podían identificar, que tipo de interacción establecía el profesor con sus alumnos, si se hacía uso de TICS, cuándo y qué tipo de evaluaciones tomaba el profesor, etc. En resumidas cuentas, a las observaciones realizadas durante el cursado de Didáctica se les atribuía un carácter de instrumento de análisis de la actividad docente. En contraposición, las expectativas puestas en las observaciones para MOPE reflejaban una observación de carácter instrumental, funcional, y utilitario. Estas observaciones nos darían información y elementos útiles para poder planificar la unidad didáctica a trabajar y conocer al grupo de alumnos que observamos, ya que tiempo después serán “nuestros” alumnos. También servirá como insumo para nuestra actividad como futuros profesores. Después de una larga discusión pudimos entender que esta característica también estaba presente en las observaciones de Didáctica, pero como en MOPE se apreciaba una aplicación casi instantánea, no se le daba el mismo valor.

En busca de la reflexión y la acomodación de los conceptos de calor y temperatura por parte del estudiante se plantea una situación experimental a partir de la cual se elabore una V en la que el estudiante sintetice de una forma organizada e interrelacionada todos los aspectos (procedimientos, teorías, conceptos, registros…) que influyen en la reflexión del proceso experimental realizado. Dicha V debe estar constituida de la siguiente manera: en la parte central por una pregunta elaborada, en este caso por el estudiante, que permita orientar la experiencia a la cual se va a enfrentar; en el vértice de la V se ubica el procedimiento realizado para contestar dicho interrogante; el lado izquierdo está constituido por aspectos de orden conceptual (dominio conceptual) es decir, las teorías, principios, conceptos básicos, filosofía, cosmovisión, que sustentan el experimento; y el lado derecho está conformado por el dominio metodológico, constituido por los registros, transformaciones, afirmaciones y juicios de valor que implican la realización de dicha experiencia.

En los datos (pruebas de campo) de un sistema fotovoltaico de 50kw instalado en el Instituto de Ciencia y Tecnología Nara (NAIST), se analizaron en detalle que los sistemas fotovoltaicos operaban en un amplio rango de temperaturas y fue tremendamente afectado por el coeficiente de temperatura en la eficiencia de conversión cuando la temperatura se eleva. La dependencia del coeficiente de temperatura depende del rendimiento del sistema, el cual fue analizado para estimar la energía de salida durante un año, donde la energía del sistema fotovoltaico se incrementa en 1%, para una mejora de 0.1%/°C en el coeficiente de temperatura. Este resultado indica que es de suma importancia considerar las características de temperatura en el desarrollo de celdas solares.

Hacia el siglo XVIII se pensaba que el calor era una sustancia que formaba parte de los cuerpos y que podía fluir de un cuerpo a otro, y a eso se le daba el nombre de calórico. El calórico era una sustancia que al salir enfriaba a un cuerpo, mientras que al entrar lo calentaba; así se creó una teoría que perduró durante muchos años. En la metalurgia se creía que, al enfriar un trozo de hierro con agua, el calórico fluía del metal al agua o que si un pedazo de madera ardía hasta consumirse, el calórico escapaba y fluía hacia otros cuerpos. La idea generalizada era que todos los cuerpos contenían calórico en mayor o menor medida. Todavía en el siglo XVIII, no se contaba con una forma de medir con exactitud lo caliente o lo frío de un cuerpo. Un médico estimaba cuánta fiebre

Considera la conducción estable de calor a través de un tubo de agua caliente. El calor se pierde en forma continua hacia el exterior a través de la pared del tubo e, intuitivamente, se siente que la transferencia de calor a través de este se efectúa en la dirección normal a su superficie y no se tiene alguna transferencia significativa en otras direcciones. La paredes del tubo cuyo espesor es más bien pequeño, separa dos fluidos a temperaturas diferentes y, en consecuencia, el gradiente de temperatura en dirección radial será relativamente grande. Además si las temperaturas de los fluidos, dentro y fuera del tubo, permanecen constantes, entonces la transferencia de calor a través de ese tubo, permanecen constantes, entonces la transferencia de calor a través de ese tubo es estacionaria.

• Este modelo de gas puede utilizarse para hallar la relación entre la presión, la temperatura y el volumen del gas (PVT). Esta relación se. denomina Ecuación de Estado. También se la c[r]

Cuando una sustancia se está fundiendo o evaporándose está absorbiendo cierta cantidad de calor llamada calor latente de fusión o calor latente de evaporación, según el caso. El calor latente, cualquiera que sea, se mantiene oculto, pero existe aunque no se manifieste un incremento en la temperatura, ya que mientras dure la fundición o la evaporación de la sustancia no se registrará variación de la misma.

En el conjunto de los números reales, una ecuación como la siguiente, no tiene solución: . Sí queremos “despejar” , llegamos a: , y no existe ningún número real cuyo cuadrado sea igual a -1. Para dar solución a expresiones como esa, se crearon los números imaginarios. La unidad imaginaria es “ ”. La unión del conjunto de los reales y el de los imaginarios, da por resultado el de los números complejos. La unidad imaginaria , es el complejo tal que su cuadrado es igual a -1.

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.

3. Sensación térmica es la temperatura aparente que percibe una persona, y que depende de la temperatura ambiente y de otros factores, como la velocidad del viento o la humedad. El calor es percibido por la piel, que contiene en su interior termorreceptores encargados de detectar cambios súbitos de temperatura, tanto de bajada como de aumento de es- ta. Estos receptores se distribuyen por el cuerpo de forma discontinua. Existen dos tipos: los corpúsculos de Ruffini, que detectan sensaciones de calor, y los corpúsculos de Krau- se, que perciben sensaciones de frío.

Toda la materia sólida, líquida y gases se componen de átomos o moléculas que se agitan continuamente. En virtud de ese movimiento aleatorio, los átomos y moléculas de la materia tienen energía cinética. Cuando un cuerpo aumenta su temperatura aumenta la energía cinética de sus átomos o moléculas. Para aumentar la energía cinética de la materia se puede golpear al cuerpo con un martillo, aplicar una llama al cuerpo, comprimir rápidamente el aire que se encuentra al interior de un recipiente, etc. La energía cinética de los átomos y moléculas se puede