Actividad De Adquisición Del Conocimiento, Etapa 2. Física

En esta actividad se investigarán ciertos conceptos básicos relacionados con el calor, así como las aportaciones de algunos científicos, con el fin de conocer y organizar información que ayudará a comprender el comportamiento de los objetos ante los cambios de temperatura.

1. Investiga en diferentes fuentes bibliográficas los conceptos que se enlistan a continuación, así como las principales aportaciones que al conocimiento del calor hicieron de los científicos de la lista.

∞ Conceptos.

a) Equilibrio térmico: Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor

b) Temperatura: magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.

c) Expansión o dilatación térmica: es el incremento en el volumen de un material a medida que aumenta su temperatura; por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en las medidas por unidad de cambio de temperatura.

d) Calor: forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico

e) Calor específico: es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad. En general, el valor del calor específico depende del valor de la temperatura inicial.

f) Cambio de fase: es un fenómeno térmico que una sustancia sufre al alterar su estado físico. Fases son los estados de la materia que pueden existir en equilibrio y en contacto térmicos simultáneamente.

g) Punto de fusión y punto de ebullición: El punto de fusión es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido - líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva. Y el punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra. Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso.

h) Calor latente: es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.

i) Combustión: es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de puntos en forma de calor y luz, manifestándose visualmente gracias al fuego.

j) Mecanismos de transferencia de calor: Cuando dos cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto entre sí. Se puede realizar por tres mecanismos físicos: conducción, convección y radiación.

∞ Científicos y sus aportaciones en la Física.

a) Anders Celsius: nació en Uppsala (Suecia) en 1701, en el seno de una familia muy relacionada a las ciencias. En 1732 comenzó un tour en el que visitó y trabajó con los mejores astrónomos de la época. A la vuelta a Uppsala trabajó con el astrónomo francés Maupertius para confirmar que la Tierra tenía una forma elipsoide y achatada en los polos. Esta expedición lo hizo famoso y le permitió que en 1741 se construyera un observatorio moderno en Uppsala.

En ese momento, cosas que hoy en día no tienen que ver con la astronomía, como las mediciones geográficas y las observaciones meteorológicas, se incluían dentro de esta rama científica. De esta forma fue que hizo muchas medidas para el mapa de Suecia y vio como aumentaba el nivel del mar en los países nórdicos debido al deshielo.

Fue el primero en darse cuenta de que la aurora tiene causas magnéticas, observó eclipses y diversos objetos astronómicos. También publicó un catálogo de magnitudes de cerca de 300 estrellas con su propio sistema fotométrico -mediante el uso de placas de vidrio transparentes y viendo el rayo de luz a través de ellas, y se comparaba viendo cuántas placas se necesitaban para cada estrella-. Se destacó también por intentar incluir el calendario gregoriano en Suecia, aunque no tuvo mucho éxito.

Pero sin duda alguna, el mayor invento de Anders Celsius fue el famoso termómetro Celsius, en el que cero era el punto de ebullición del agua y 100 para el de congelamiento. Cuando murió en el año 1744 por causa de la tuberculosis, la escala se revirtió a como es en la actualidad.

La escala Celsius o de grados centígrados -dividida en 100 grados-, tomó su nombre a partir de una Conferencia internacional de pesos y medidas en 1948. Se la considera más precisa que la de Fahrenheit, y por eso es más usada.

b) Daniel Fahrenheit: nació en la ciudad de Gdansk, actual Polonia, el día 24 de mayo de 1686. El notable físico permaneció la mayor parte de su vida en Holanda, muriendo en esa misma ciudad un 16 de septiembre de 1736. Autor de numerosos inventos, entre los que caben citar los termómetros de agua (1709) y de mercurio (1714), la aportación teórica más relevante de Fahrenheit fue el diseño de la escala termométrica que lleva su nombre, siendo hoy la más empleada en Estados Unidos y hasta hace muy poco también en el Reino Unido.

Fahrenheit diseñó una escala empleando como referencia una mezcla de agua y sal de cloruro de amonio a partes iguales, cuya temperatura de congelación es más baja que la del agua y la de ebullición más alta. Los valores de congelación y ebullición del agua convencional (el 0 y el 100 de la escala Celsius) quedaron fijados en 32 ° F y 212 ° F, respectivamente.

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