Calor Y Temperatura

1. QUE DIFERENCIA HAY ENTRE CALOR Y TEMPERATURA?

Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes.

El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo. Por ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total.

2. ¿QUE ES EQUILIBRIO TERMICO?

Se observa que si un objeto que está a temperatura alta, entra en contacto con otro a más baja temperatura, se transfiere calor hacia el objeto de más baja temperatura. Los dos objetos alcanzarán la misma temperatura, y en ausencia de pérdidas hacia otros objetos, mantendrán una temperatura constante. Se dice entonces que están en equilibrio térmico. El equilibrio térmico es el tema de la Ley Cero de la Termodinámica.

3. QUE ES ENERGIA INTERNA?

La energía interna de un cuerpo es la suma de la energía de todas las partículas que componen un cuerpo. Entre otras energías, las partículas que componen los cuerpos tienen masa y velocidad, por lo tanto tienen energía cinética interna. También tienen fuerzas de atracción entre ellas, por lo que tienen energía potencial interna.

La energía interna es muy difícil de calcular ya que son muchas las partículas que componen un cuerpo y tienen muchos tipos diferentes de energía. Lo que se suele hacer es calcular la variación de energía interna.

4. QUE SIGNIFICA AFIRMAR QUE UN MATERIALTIENE UNA CAPACIDAD CALORIFICA ESPECIFICA GRANDE O PEQUEÑA?

La capacidad calorífica de una sustancia es la cantidad de calor que hay que comunicarle a la unidad de masa), para que su temperatura aumente en un grado centígrado.

5. COMO ES LA CAPACIDAD CALORIFICA ESPECÍFICA DEL AGUA EN COMPARACION CON LA DE OTRAS SUSTNCIAS?

La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura (SI: 1 K) de una determinada sustancia, (usando el SI).1 Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor»,2 y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica.1

En la tabla se puede ver que de los materiales comunes poseen una gran capacidad calorífica el agua muros de agua, la tierra o suelo seco compactado (adobe, tapia), y piedras densas como el granito junto a los metales como el acero. Estos se encuentran entre los 500 y 1000 kcal/m³ °C.

Luego se encuentra otro grupo que va de 300 a 500 kcal/m³ °C entre los que se ubica la mayoría de los materiales usuales en la construcción actual, como el ladrillo, el hormigón, las maderas, los tableros de yeso roca y las piedras areniscas.

En un último grupo se encuentra (3 a 35 kcal/m³ °C), los aislantes térmicos de masa como la lana de vidrio, las lanas minerales, el poliestireno expandido y el poliuretano expandido que por su "baja densidad" debido a que contienen mucho aire poseen una capacidad calorífica muy baja pero sirven como aislantes térmicos.

Un caso especial es el aire (0,29 kcal/m³•K; 1,214 J/m³•K), que sirve como un medio para transportar el calor en los sistemas pasivos pero no para almacenar calor en su interior.

6. QUE SE CONOCE COMO DILATACIONB TERMICA?

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.

7. QUE SE EXPANDE MAS CUANDO AUMENTA LA TEMPERATURA UN SOLIDO, UN LIQUIDO O UN GAS?

El gas pues sus moléculas ya se encuentran dispersas y tienden a ir hacia arriba siempre, ¿por qué crees que usan gas líquido en las gaseras que rellenan el tanque de gas en tu casa?, se debe a que el estado gaseoso se encuentra más disperso que los otros 4 estados de la materia (sólido, líquido, plasma y antimateria) y pues al calentarlo sus moléculas se expanden chocando unas con otras generando una combustión cuando se encuentra en un lugar cerrado (por eso explota), además de ser un elemento de transición (que puede pasar de un estado a otro) es muy volátil y sus partículas nunca están unidas unas con otras, generalmente se expanden en zig-zag chocando unas con otras estando cerrado y no es maleable como el sólido, es menos pesado que el líquido y el sólido y de los 3 es el más afectado sujeto a cambios de clima, además de servir como combustible.

8. A QUE TEMPERATURA EL AGUA ALCANZA SU MAXIMA DENSIDAD?

El agua alcanza su mayor densidad exactamente a 4º centígrados donde su volumen es mínimo.

9. CUALES SON LAS ESCALAS DE TEMPERATURA?

Existen tres tipos de escalas de temperatura:

a) 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)

b) Escala de Fahrenheit: Esta escala fue propuesta por Gabriel Fahrenheit 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

c) 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

10. COMO SE TRANSMITE EL CALOR?

El calor puede propagarse de tres formas: conducción, convección y radiación. La escena adjunta ayuda a entenderlas. En muchos casos las tres formas obran simultáneamente; pero cuando se trata de cuerpos sólidos en contacto predomina la conducción, si se trata de fluidos en contacto predomina la convección y, si se trata de cuerpos distantes entre sí, predomina la radiación.

En el caso de la conducción, no todos los cuerpos se comportan igual; los metales son buenos conductores y la lana o la madera transmiten muy mal el calor, por lo que se usan como aislantes.

En cuanto a la radiación, se transmite por el vacío, haciendo posible que nos llegue luz y calor del Sol. Todos los cuerpos emiten energía radiante, aunque los cuerpos fríos lo hacen de forma imperceptible.

11. QUE ES LA ENERGIA RADIANTE?

Es la energía que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se propaga en el vacío sin necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones, estas unidades llamadas fotones actúan también como partículas, debe ser como lo plantease el físico Albert Einstein en su teoría de la relatividad general.

12. CUALES SON LOS CAMBIOS DE ESTADO?

En física y química se denomina cambio de estado la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados más estudiados y comunes en la Tierra son el sólido, el líquido y el gaseoso; no obstante, el estado de agregación más común en nuestro universo es el plasma, material del que están compuestas las estrellas (si descartamos la materia oscura).

13. CUALES SON LAS LEYES DE TERMODINAMICA?

Primera ley de la termodinámica

Permítase que un sistema cambie de un estado inicial de equilibrio, a un estado final de equilibrio, en un camino determinado, siendo el calor absorbido por el

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