TEMPERATURA

INDICE

1.- TEMPERATURA

2.- MEDIDA DE TEMPERATURA / TERMOMETROS ESCALAS

3.- EQUIVALENCIA ENTRE ESCALAS DE TEMPERATURAS

4.- CALOR

5.- DILATACIÓN DE SOLIDO

6.- DILATACIÓN LINEAL

7.- TABLA DE COEFICIENTE ENTRE 0ºC Y 100ºC

8.- DILATACIÓN SUPERFICIAL

9.- DILATACIÓN CUBICA

10.- APLICACIONES DE LA DILATACIÓN

11.- DILACIÓN DE LOS LÍQUIDOS

12.- CAMBIO DE ESTADO

13.- CALOR DE TRANSFORMACIÓN

14.- CURVAS DE CALENTAMIENTO

INTRODUCCIÓN

La física no es una ciencia exacta; si así lo fuera sus ideas permanecerían inalterables con el paso del tiempo. Es extremadamente importante comprender que la física trata de acercarse a una explicación de los fenómenos de la naturaleza de la manera más precisa y simple posible, pero entendiendo que es muy probable que nunca sea capaz de hacerlo más que de manera aproximada.

1.- TEMPERATURA

Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente.

La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en su movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.

Nosotros experimentamos la temperatura todos los días. Cuando hace calor o cuando tenemos fiebre sentimos calor y cuando está nevando sentimos frío. Cuando estamos hirviendo agua, hacemos que la temperatura aumente y cuando estamos haciendo polos o paletas de helado esperamos que la temperatura baje.

2.- MEDIDA DE TEMPERATURA / TERMOMETROS ESCALAS

Ya sabemos que la sensación personal de caliente o frío no es suficiente para conocer con precisión cuál es la temperatura de los cuerpos. Para hacerlo de forma correcta, es necesario utilizar unos instrumentos de medida llamados termómetros. Hay muchos tipos de termómetros. La mayoría de ellos se basan en la propiedad que tienen algunas sustancias como el alcohol o el mercurio de dilatarse al recibir calor. El termómetro consta de un pequeño depósito de la sustancia, por ejemplo alcohol, unido a un fino tubo de vidrio, de forma que al acercar el depósito a una fuente de calor o al ponerlo en contacto con el cuerpo cuya temperatura queremos medir, el alcohol se dilata y asciende por el tubo.

3.- EQUIVALENCIA ENTRE ESCALAS DE TEMPERATURAS

Los objetos que tocas pueden parecernos fríos o calientes. Esa sensación personal depende de la temperatura a la que se encuentren.

La temperatura se mide normalmente en grados centígrados (°C), es decir, en la escala Celsius. En esta escala se sitúa el cero (0 °C) en el punto de conversión del agua en hielo y el cien (100 °C) en el punto de ebullición del agua. Ese intervalo se divide en cien partes iguales y cada parte es un grado centígrado. Por supuesto, hay temperaturas por encima de 100 °C y por debajo de 0 °C.

Con posterioridad al establecimiento de la escala centígrada, lord Kelvin (1825-1907) encontró que había un límite inferior de temperaturas por debajo del cual no se podía enfriar un cuerpo. Ese límite corresponde a -273,15 °C, y Kelvin lo llamó cero absoluto. Se define así una nueva escala, llamada absoluta o Kelvin. La unidad de temperatura en el SI es el kelvin.

La temperatura medida en la escala centígrada o Celsius se nombra t y la medida en la escala absoluta o Kelvin se nombra T. La relación entre ambas es:

T → K; t → °C

T = t + 273

La temperatura 0 K se llama cero absoluto. Es la temperatura a la cual las partículas de un cuerpo dejan de moverse, por eso ningún cuerpo puede enfriarse por debajo de dicho valor.

4.- CALOR

El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en constante movimiento: rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocando unas con otras. Cuando la materia desaparece (a veces esto ocurre espontáneamente en las sustancias radiactivas) se transforma en energía (E=mc2)

El movimiento de los átomos y moléculas está relacionado con el calor o energía térmica. Al calentar una sustancia aumenta la velocidad de las partículas que la forman. La cantidad total y absoluta de energía que tiene un cuerpo, que es la que podría teóricamente ceder, es muy difícil de precisar. Nos referimos al calor como a esa energía que intercambian los cuerpos (energía de tránsito) y que podemos medir fácilmente.

El calor es una energía que fluye de los cuerpos que se encuentran a mayor temperatura a los de menor temperatura. Para que fluya se requiere una diferencia de temperatura. El cuerpo que recibe calor aumenta su temperatura, el que cede calor disminuye su temperatura. Resulta evidente que los dos conceptos, calor y temperatura, están relacionados.

Los cuerpos radian unos hacia otros pero el balance total del intercambio es favorable a uno y desfavorable al otro hasta que se alcanza el equilibrio térmico. El calor es una energía de tránsito, sólo tiene sentido hablar de variación de calor mientras la energía fluye de un cuerpo a otro.

Es una energía degradada ya que es imposible recuperar toda la energía mecánica que se invirtió en producirlo. Se recupera energía mecánica haciéndolo fluir en las máquinas térmicas del foco caliente al frío y retirando

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