Los conceptos de calor y temperatura

Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

U. E.P Colegio Macaracuay

9ºGrado Sección ´¨U¨¨

Materia: Física

Profesor

William Villegas Alumna:

Andrea Sofía Hernández #7

C.I:27.295.933

Miércoles, 9 de abril del 2014

Índice

Introducción 3 pág.

Desarrollo 4 pág. - 16 pág.

Conclusión 17 pág.

Anexos 18 pág.

Bibliografía 19 pág.

Introducción

Para entender los conceptos de calor y temperatura, hemos de tener en cuenta que toda materia está formada por partículas pequeñísimas, que llamamos moléculas, que poseen movimientos desordenados de mayor o menor intensidad, y que por lo tanto llevan asociadas una determinada energía. Antes del siglo 19 se dieron muchas explicaciones sobre las condiciones que se tenia acerca del calor, una de ellas consideraba que el calor era un fluido invisible llamado calórico, el cual fluía en cualquier tipo de objeto o cuerpo desde el más caliente hasta el más frio.

Pero fueron Benjamín Thompson y james Prescott joule quienes cambiaron la forma de concebir el calor, Benjamín Thompson (1753-1814) el cual fue un ingeniero militar estadounidense nacido en 1753, su educación fue corta, pero estaba dotado de gran inteligencia y poseía la característica de ser un apasionado lector. Trabajando en la fábrica de tubos de cañones en 1780, se dio cuenta del calentamiento de las piezas de acero en el momento cuando eran perforadas. Partiendo de estas observaciones se hizo la idea de que la energía mecánica que se disipa en el rozamiento se transforma en calor, Muere en Francia, en 1814 y a James Prescott Joule (1818-1889) quien fue uno de los investigadores que mayor atención le dedica al estudio del calor, nació en 1818 en Salford (Inglaterra), en el año 1841 cuando se dedica plenamente al estudio del calor, descubrió lo que hoy es conocido como ley de Joule, la cual se refiere al desprendimiento de calor de un conductor metálico cuando a través de dicho conductor circula una corriente eléctrica, muere en 1889 en sale, cerca de Manchester. Gracias a ellos se renuevan los conceptos de calor y temperatura, sus investigaciones permitieron desechar teorías antiguas y se logras la explicación del calor mediante la teoría cinética del calor.

A continuación indagaremos a profundidad todos los temas que engloban la temperatura y el calor, Espero que el siguiente trabajo sea del agrado de todos los que tengan la oportunidad de leerlo

Calor

El calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo.

Temperatura

Temperatura es una medida de la energía cinética de los átomos o moléculas que constituyen un cuerpo.

Medidas De Temperatura

Se han inventado muchos instrumentos para medir la temperatura de forma precisa. Todo empezó con el establecimiento de una escala de temperaturas. Esta escala permite asignar un número a cada medida de la temperatura.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (0 K) al «cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius.

Escala de temperatura

Escala de Celsius: Esta escala fue creada por Anders Celsius en el año 1742, construyo un termómetro basándose en la propiedad de dilatación del mercurio con la temperatura y fijo como puntos extremos el 0 para la fusión del hielo y el 100 para la ebullición del agua a nivel del mar. La ecuación de esta en relación a =°F es °C=5/9(°F-32)

Escala de Fahrenheit: Esta escala fue propuesta por Gabriel Fahrenhit en el año 1724 el encontró un estado térmico más frío que la solidificación del agua consistió en una mezcla de sal (cloruro de amonio) con agua y ese punto coloco el 0 (cero). Al hervir esta mezcla también alcanza un valor superior a los 100 ° C.

Al establecer la correspondencia entre ambas escalas, se obtiene la ecuación siguiente: °F= 9/5°C+32

Escala Kelvin: Lord Kelvin estudiando la relación entre volumen y temperatura para un gas cualquiera propone que el cero absoluto o sea el valor más bajo en °C que se lo podía lograr seria la “desaparición” de un gas al enfriarse, sabemos que esto no es posible; el menor volumen al que podía llegar un gas al enfriarse y sus moléculas se encuentran en estado de reposo. Tiene la siguiente ecuación: T °K= °C + 273 llegar un gas al enfriarse y sus moléculas se encuentran en estado de reposo. Tiene la siguiente ecuación: T °K= °C + 273

Formulas:

de C a F

F= 1,8xC + 32

de F a C

C=(F-32)/1,8

de K a F

F=(1,8xK) - 459,67

de F a K

K=(F+459,67)/1,8

de C a K

K=C +273,15

de K a C

C= K - 273,15

Dilatación de los Sólidos

La dilatación de los sólidos es llamada también expansión térmica de los sólidos esta es el resultado de un cambio en la distancia que separa o desprende a los átomos de una sustancia. Cuando existe un aumento de temperatura los átomos vibran hacia delante y hacia atrás, los que lo hacen mas activos moviéndose a distancias mas grandes lo que trae como consecuencia la expansión de un sólido como un todo.

En un sólido las dimensiones son tres, pero si predomina sólo el largo sobre el ancho y el espesor o altura, como ser una varilla o un alambre, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento en la longitud y no así en el ancho y espesor llamada dilatación lineal. Se ha demostrado en un laboratorio de Física al utilizar varillas de igual longitud y de distintas sustancias (hierro, aluminio, cobre) que el incremento en su largo (ΔL) es diferente, dependiendo así de la naturaleza del material.

Formulas:

El Coeficiente de dilatación lineal (α)

Es el cociente entre la variación de longitud (ΔL) de una varilla y el producto de su longitud inicial (Li) por la variación de la temperatura (ΔT)

α = ΔL / Li . ΔT y se mide en (1/ºC)

En donde el incremento o variación de la longitud (ΔL) será la diferencia entre la longitud final (Lf) y la longitud inicial (Li) de la varilla:

ΔL = Lf - Li para poder restar ambas longitudes deberán estar expresadas en la misma unidad de medida.

De la definición del coeficiente de dilatación podemos despejar ΔL

ΔL = α . Li . ΔT y como ΔL = Lf - Li

reemplazamos ΔL Lf - Li = α . Li . ΔT si despejamos la longitud final nos queda: Lf = α . Li . ΔT - Li

sacamos factor común longitud inicial para no tenerla dos veces en la fórmula Lf = Li .(1 + α . ΔT) y esta es la fórmula para calcular la longitud final (Lf) de una varilla cualquiera.

Dilatación Superficial

Ahora en un sólido, cuando las dimensiones predominantes son el largo y el ancho sobre el espesor o altura, como ser una chapa o una lámina, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento o variación en la superficie (ΔS) y no así en el espesor llamada dilatación superficial. Para calcular la superficie final (Sf) de un sólido plano, la fórmula será:

Sf = Si .(1 + β . ΔT)

El coeficiente de dilatación superficial ( β ) resultará de ser el doble del valor del coeficiente de dilatación lineal (α) para cada una de las sustancias, porque al tratarse de dos dimensiones largo y ancho, el cálculo es:

β = 2 . α

Dilatación Cúbica

En los sólidos, cuando predominan sus tres dimensiones como el largo, ancho y altura, siendo un prisma, una esfera, un cubo, etc, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento o variación en el volumen (ΔV) se denomina dilatación cúbica o volumétrica. Para calcular el volumen final (Vf) en un sólido la fórmula será:

Vf = Vi .(1 + γ . ΔT)

El coeficiente de dilatación cúbica ( γ ) resulta al ser el triple del valor del coeficiente de dilatación lineal (α) para cada una de las sustancias, porque al tratarse de tres dimensiones largo, ancho y altura, el cálculo es:

γ = 3 . α

Estados de Agregación

La materia tiene la particularidad de presentarse en la naturaleza en distintos estados y cada uno tiene sus propias características

Gaseoso: No tiene rigidez ni volumen definido, tienden a ocupar más espacio, los

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