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U.D.3:

El calor y la temperatura

- La energía térmica 1. La temperatura  

Calor y equilibrio térmico ¿Cómo se transmite o transfiere el calor?

2. 3.   

4.

1.1. La temperatura y la dilatación de los cuerpos 1.2. ¿Cómo se mide la temperatura?

3.1. Conducción 3.2. Convección 3.3. Radiación

Ahorro y eficacia térmica


CUESTIONES PREVIAS 

1. ¿Qué quiere decir que un cuerpo está más caliente que otro?   



A) Que contiene más calor B) Que su temperatura es más elevada C) Las dos cosas

2. Entre dos cuerpos a distinta temperatura siempre se transfiere calor:   

A) Del más caliente al más frío B) Del más frío al más caliente si el más frío es mucho más grande C) Las dos cosas



3. ¿Qué mide la temperatura? ¿Qué escalas de temperatura conoces?



4. ¿Siempre que calentamos un cuerpo aumenta su temperatura?



5. Si pones un cazo con agua y un trozo de metal a calentar en el mismo fuego, ¿cuál se calienta antes? ¿Cuál será mejor conductor del calor?


LA ENERGÍA TÉRMICA 

Ponemos un cazo con agua en el fuego y espolvoreamos una sustancia finamente pulverizada sobre el agua: 1. ¿Qué sucede a medida que el agua se calienta? 2. ¿Qué ocurre con las partículas conforme

aumenta la temperatura en el agua?


LA ENERGÍA TÉRMICA 

En un cuerpo sólido nada parece cambiar ni moverse, pero: 1. ¿Están sus pequeñas partículas también en

perfecto reposo? 2. ¿Y en un liquido o en un gas, como están las partículas?


LA ENERGÍA TÉRMICA Partículas en movimiento:

   

Sólido: vibran, pero no se mueven Líquido: rotación, pequeños desplazamientos, colisiones Gas: movimiento caótico e incesante


LA ENERGÍA TÉRMICA La temperatura: Se relaciona con el movimiento de las partículas que constituyen las sustancias


LA ENERGÍA TÉRMICA  Energía térmica: energía cinética

media de un conjunto muy grande de partículas. 

Todas la materia que nos rodea está formada por partículas. El tamaño de las partículas es muy pequeño. Puede decirse que en 1 mm caben, aproximadamente, diez millones de partículas colocadas en fila.


LA ENERGÍA TÉRMICA  Conclusión: 

Lo que contienen los cuerpos NO ES CALOR, sino energía térmica.



El calor, como el trabajo, NO ES ENERGÍA, sino una forma de transferir energía.


1. LA TEMPERATURA 

¿Qué mide la temperatura?

La temperatura es la medida de la ENERGÍA TÉRMICA de una sustancia


1.1. La temperatura y la dilatación de los cuerpos Aumenta la temperatura

Mayor agitación de las partículas

Mayor distancia entre las partículas

DILATACIÓN


1.2. ¿Cómo se mide la temperatura? •

Se aprovecha la dilatación o contracción del líquido contenido en el interior del termómetro

Los líquidos más usados son: –

Mercurio • • • •

Líquido a Tª ambiente Pasa a sólido a -39 ºC Partes de un termómetro: depósito y tubo de vidrio muy fino El mercurio desprende vapores muy tóxicos por lo que en algunos países se está restringiendo su uso en termómetros. Es por ello que nunca se debe introducir estos termómetros en la boca para medir la temperatura.

Alcohol tintado • •

Pasa a sólido a -114 ºC La mayoría de los que se usan para medir temperaturas exteriores.


Las escalas de temperatura: •

CENTÍGRADA O CELSIUS – – – –

Para medir temperaturas ordinarias Se asigna valor 0 a la Tª de congelación del agua a presión atmosférica y el valor 100 a la de ebullición. El intervalo entre ambos valores se divide en 100 partes iguales llamadas “grado” En esta escala, la temperatura normal del cuerpo humano es de 36,5 ºC

KÉLVIN O ABSOLUTA – –

– –

Es la escala real o física que se relaciona con el movimiento de las partículas Se asigna valor 0 a la Tª : no existe ninguna clase de movimiento en las partículas, es decir, E térmica = 0. No puede existir ninguna temperatura inferior. Es un cero absoluto. El agua congela a 273 K, por lo que 0 ºC = 273 K Se divide igual que la escala Celsius, por tanto la ebullición del agua es a 100 ºC =273 k

T (K) = t (ºC) + 273


2. CALOR Y EQUILIBRIO TÉRMICO 

Al principio, el agua está muy fría. Al cabo de un rato, ya no está tan fría. ¿Sabrías decir por qué?


2. CALOR Y EQUILIBRIO TÉRMICO





Cuando dos sistemas materiales entran en contacto, las partículas con mayor EC transfieren parte de su energía a las partículas restantes mediante colisiones, de modo que, al final, la EC de todo el conjunto es la misma. El cuerpo que estaba a menor Tª ha adquirido ET y, en consecuencia, su Tª aumenta. Por el contrario, el cuerpo que estaba a mayor Tª ha cedido ET disminuyendo así suTª


2. CALOR Y EQUILIBRIO TÉRMICO



Equilibrio térmico: dos sistemas o cuerpos materiales que se encuentran en contacto y presentan igualTª.



Cuando dos sistemas o cuerpos que se encuentran en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere ET al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico.



El calor es la transferencia de energía de un sistema o cuerpo que se halla a mayor temperatura a otro de menor temperatura


2. CALOR Y EQUILIBRIO TÉRMICO 

Si la ET es la EC ”media” ¿significa esto que el calor se transfiere desde el cuerpo con mayor EC ”total” al de menor EC ”total” ?.

El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos


Unidades de medida del calor Unidades de energía en el Sistema Internacional:

julio (J)

Unidad tradicional:

caloría (cal) Caloría: cantidad de calor necesaria Para elevar en 1ºC la Tº de 1 gr de agua

1 cal = 4,184 J


Errores frecuentes sobre el concepto de calor 

¿Contienen más calor los cuerpos a mayor temperatura?



¿Cómo se denomina entonces la energía que contienen los cuerpos o sistemas?



¿Siempre que se transfiere calor a un cuerpo aumenta su temperatura?


3. ¿COMO SE TRANSFIERE O TRANSMITE LA ENERGÍA TÉRMICA (ET) 1. 2. 3.

¿Cómo se transfiere la ET de un cuerpo a otro? ¿Y como se transmite dentro de un mismo cuerpo de un punto a otro? ¿Por qué percibimos el calor procedente del Sol, si ni existe contacto entre la Tierra y el Sol?

La transferencia de ET entre dos cuerpos o sistemas puede producirse de tres formas distintas:  Conducción  Convección  Radiación


3.1. Conducción    

Conducción: proceso por el que se transmite la ET de un punto a otro de un sólido. En la conducción se transmite ET pero no materia. Conductores térmicos: sustancias que transmiten rápidamente la ET de un punto a otro. Aislantes térmicos: sustancias que transmiten lentamente la ET de un punto a otro.


3.2. Convección 

 



Convección: proceso por el que se transmite la ET de un punto a otro de cualquier fluido (líquido o gas) debido al movimiento del propio fluido. En la conducción se transmite ET pero no materia. Corrientes de convección: corrientes de ascenso y descenso del fluido provocadas por el calentamiento del agua del fondo, que al dilatarse, pierde densidad (menos partículas por unidad de volumen) y asciende. A su vez, el agua superficial, más fría y por tanto más densa, pesa más y desciende, comenzando su calentamiento y reiniciandose de nuevo el ciclo. En el proceso de convección se transmite ET mediante el transporte de materia.


3.3. Radiación Tras unos minutos, la temperatura del termómetro se ha elevado. ¿Cómo se transfiere la ET del filamento de la bombilla al bulbo del termómetro? 1.

¿Por conducción? No, porque el aire es un mal conductor de la ET

2.

¿Por convección? No, porque el termómetro no está encima sino delante del flexo, y no se pueden producir las corrientes de convección (verticales)



Campana de vacío



Radiación: proceso de transferencia de ET por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío. La energía que emiten los cuerpos por este proceso se denomina energía radiante.


3.3. Radiación  

Todos los cuerpos radian energía en función de su temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la energía de la radiación emitida.



Un horno microondas emite radiación que agita las partículas de los alimentos que absorben la radiación y adquieren energía cinética. Nuestra piel percibe ciertas radiaciones infrarrojas como sensación térmica de calor, como por ejemplo la que emiten las brasas de una chimenea.  A temperatura normal, el cuerpo humano emite radiación infrarroja, por lo que en ausencia de luz, se puede fotografiar mediante una cámara de infrarrojos.



 

Nuestros ojos son sensibles a la radiación visible. La radiación gamma es la que emite más energía y por tanto, las más peligrosa. Es la que emiten los elementos radioactivos.


3.3. Radiaci贸n 

Todos los cuerpos materiales absorben radiaciones, pero tambi茅n reflejan parte de ellas. o Cuerpos oscuros: absorben las radiaciones pero reflejan muy pocas o ninguna (negros) o Cuerpos claros: reflejan las radiaciones pero absorben muy pocas o ninguna (blancos).

2eso03  
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