Calor y temperatura
¿Que es el calor?
Una de las cosas que aprendemos desde muy chicos es que los objetos calientes no se deben tocar; por ejemplo, si tocamos el horno cuando está encendido, nos podemos quemar.
El calor es una forma de energía: cuando un materia se calienta, es porque aumentó su energía. El calor siempre se transmite del material más caliente al más frío; por ejemplo, cuando pisamos descalzos la arena caliente de la playa, nuestros pies se calientan. Si enseguida refrescamos los pies en un balde con agua, el agua se calentará. En un primer momento, el calor pasó de la arena a nuestros pies; después, los pies transmitieron calor al agua, que estaba más fría.
¿..y la temperatura?
La temperatura es una magnitud, tiene que ver con la intensidad de las partículas del material. Esta puede ser medida con instrumentos llamados termómetros.
Efectos del calor
Cuando se entrega calor a un cuerpo, su temperatura aumenta pero además otra modificación importante: aumenta su volúmen, es decir: "se dilata"
" Todos los cuerpos, sólidos, líquidos y gaseosos se dilatan cuando se les entrega calor"
La dilatación es una propiedad que se utiliza para construir termómetros-
El calor cambia los materiales
Cuando los objetos ganan o pierden calor, los materiales que los componen sufren distintos tipos de cambios, que dependen del tipo de material y de la cantidad de calor que reciba o pierda.
Muchos, como el agua y otros líquidos, cambian de estado
Otros materiales cambian de color al calentarse, como el carbón, que pasa del negro, su color inicial, al rojo vivo en las brasas. Luego, por efecto de la combustión, se modifica completamente, al igual que otros materiales cuando se queman.
Algunos materiales, al calentarse, brillan y emiten luz, como el filamento de las lamparitas, que se fabrica con un material llamado tungsteno.
Los materiales también cambiar de tamaño con el aumento o con la disminución del calor.
Cambios de tamaño
Generalmente, cuando los materiales se calientan aumentan de tamaño, es decir, se dilatan. Cuando se enfrían el tamaño disminuye, es decir, se contaren.
Los materiales gaseosos se dilatan en mayor medida que los líquidos, y estos, más que los sólidos.
El agua, como en la mayoría de los materiales, se contrae cuando se enfría. Pero si se enfría mucho, ante de convertirse en hielo, se dilata. Este es un comportamiento particular del agua, que otros materiales no tienen. Por esto, una botella de vidrio o plástico duro, llena de agua, se rompe si se lo deja mucho tiempo en el congelador.
Cambios de brillo y color
Hay objetos que, al calentarse, cambian de color. Por ejemplo, si se calienta un objeto de hierro, se vuelve rojo. Si se calienta aún más, se vuelve anaranjado y luego, amarillo; hasta que, finalmente, se vuelve blanco..
Cuando un cuerpo caliente se pone brillante, emite luz.
Este fenómeno se llama incandescencia.
El color de la luz que emiten los objetos permite saber a qué temperatura se encuentran. Por ejemplo, cuando el hierro esta rojo, su temperatura es de unos 500 °C. Los astrónomos calculan la temperatura de las estrellas estudiando el color de la luz que llega a las estrellas
La transmisión de calor
El calor se puede transmitir de los objetos más calientes a los más fríos. Esa transmisión puede ocurrir de la siguiente maneras:
Por conducción
Por convección
Cuando acercamos la mano a una vela encendida, el calor llega hasta nosotros y es más intenso arriba de la llama que a sus lados. El aire que está cerca de la llama se calienta y se aleja de ella; pero no en todas las direcciones; sólo hacia arriba. El aire no es un buen conductor del calor. En este caso, la transmisión se realiza por convección: se forma una corriente ascendente de aire caliente. La convección también se produce en el interior de un recipiente en el que se calienta agua como también el que trasmite una estufa en el interior de una habitación.
Por radiación
En el espacio exterior, hay vacío, no existe ningún material conductor del calor ni aire para que se produzca convección. Sin embargo, la tierra y los otros planetas se calientan, ya que reciben la energía solar que llega en forma de rayos.
Esta forma de transmisión del calor se llama radiación.
Materiales conductores y aislantes de calor
Todos los materiales construidos a partir de metales son: CONDUCTORES
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Los cables están formados por filamentos de cobre, que es un material conductor de la electricidad, y están recubiertos de una capa de plástico, que es un material aislante de la electricidad.
En cambio los materiales que tardan mucho en transmitir el calor se los denomina: AISLANTES
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El pote de helado como el termo, ambos hechos de telgopor, impide que ingrese el calor.
El calor y la temperatura
Cuando tocamos un objeto, podemos decir si está caliente o frío. Pero, por ejemplo, una taza de café puede estar muy caliente para una persona y menos caliente para otra. Además, si un objeto está levemente más caliente que otro, esa diferencia, la mayoría de las veces, no se puede percibir al tacto.
Para tener un valor preciso, se mide la Temperatura, que es la cantidad que expresa cuan frío o caliente se encuentra un material. La temperatura es una magnitud, es decir algo que podemos medir
¡¡¡IMPORTANTE!!!
El calor y la temperatura son dos conceptos diferentes. La temperatura es un magnitud, mientras que el calor es una forma de energía. En realidad es una forma de "energía en tránsito" porque, siempre, se transmite del material que tiene mayor temperatura a otro que tiene menor temperatura.
Observamos el siguiente video:
Termómetros
En los termómetros más comunes, se utiliza la propiedad de los líquidos de dilatarse con el calor.
En general, los termómetros son tubos de vidrio con una escala graduada y con un depósito llamado bulbo en un extremo, en el que se encuentra un líquido. Cuando el termómetro se pone en contacto con un cuerpo caliente, aumenta su temperatura; y el líquido se dilata y asciende por el interior de una columna bien finita, llamada capilar, que está en el interior del tubo. La altura a la que llega el líquido en la escala indica la temperatura a la que está el cuerpo.
Tipos de Termómetros: usos y partes
Termómetro Clínico:
Los líquidos más usados son: el mercurio y el alcohol.
El termómetro clínico, que empleamos para medir la temperatura de nuestro cuerpo contiene mercurio. Estos termómetros, pueden utilizarse debido a que el mercurio se dilata con el calor.
En el termómetro clínico, el tubo de vidrio tiene una parte más angosta (estrangulamiento), que impide que el líquido vuelva al bulbo; así se puede leer la temperatura con continuidad. Para volver a usar el termómetro, se lo debe agitar. De ésta forma, se logra que el termómetro regrese al bulbo.
Termómetro de Laboratorio:
El termómetro de laboratorio registra la temperatura del aire; por lo tanto, la altura del mercurio varía si el bulbo del termómetro está en contacto con algo más frío o más caliente.
La escala graduada puede tomar distintos rangos ( máxima y mínima temperatura); por ejemplo: de -5 °C a +100 °C, -10 °C a +100 °C, -10 °C a +150 °C; etc.
Termómetro de Máxima y Mínima:
Sirve para determinar cuál ha sido la mayor y cuál la menor temperatura en un determinado lapso de tiempo, ejemplo: un día. Se lo emplea en estaciones meteorológicas.
El bulbo está colocado entre las dos ramas. Al indice de la derecha lo llamamos M y al de la izquierda m.
Cuando la temperatura sube, el líquido que está en el bulbo se dilata y empuja la columna de mercurio, que arrastra al indice M, que es una agujita de metal.
Cuando la temperatura comienza a descender, el líquido del bulbo se contrae, el nivel de mercurio baja, pero el indice M queda en el máximo nivel alcanzado. Ahora es el indice m arrastrado por el mercurio, hasta que la temperatura alcanza su menor valor, a partir del cuál vuelve a dilatarse el líquido del bulbo, el mercurio de la rama derecha vuelva a bajar otra vez, pero el indice m queda indicando la mínima temperatura alcanzada.
Actividades: Calor y temperatura
Curso:
2° Año
Espacio
Curricular: Física y Química
Prof. Daiana
Carelli
TRANSMISIÓN
DE CALOR
1. Teniendo en
cuenta lo expuesto en clase completa las casillas vacías con las palabras
correctas refiriéndose a las formas que se puede transferir el calor:
2. Coloque verdadero (V) o falso (F) a las siguientes afirmaciones,
según corresponda. Justifica tu
respuesta.
a)
En
verano es conveniente usar prendas de colores oscuros porque absorben menos
calor que las de colores claros.
b)
La
energía del sol se transmite a la Tierra por radiación.
c)
El
calor es lo que indica un termómetro.
d)
El
aire de una habitación se calienta por conducción.
e)
La
condensación es una forma de transmisión de calor.
3. TEMPERATURA
Observen y dibujen un termómetro
clínico y un termómetro de laboratorio y respondan:
a)
¿Qué
diferencias encuentran?
b)
¿Para
qué se emplean cada uno?
c)
¿Utilizarían
un termómetro clínico para medir la
temperatura del agua hirviendo?
1 4. Lee el artículo “El mercurio un elemento químico peligroso” y responde
a)
¿Qué es el mercurio? ¿Por qué se usa en los
termómetros?
b)
¿Por qué el artículo menciona que no debería
usarse los termómetros de mercurio?
c)
¿Qué tipos de termómetros se deberían usar?
d)
¿Qué efectos produce el mercurio en los seres
vivos?
Escalas de temperatura
Para medir con exactitud la temperatura, el termómetro tiene una escala impresa en su cuerpo, que consiste en una serie de líneas enumeradas. Cuando más sube el líquido que está adentro del tubo de vidrio del termómetro, más alta es la temperatura-
Existen distintas escalas de temperatura o escalas termométricas.
Escala Celsius:
La escala Celsius, o centígrada, toma su nombre del físico y astrónomo sueco Anders Celsius (1701 - 1744), el primero en proponer la utilización de una escala en la que se dividen en 100 partes iguales al intervalo entre los puntos de congelación y ebullición del agua, siendo cada una se dichas partes equivalente a 1°C. Por acuerdo internacional la denominación grados Celsius ha sustituido a la de Grado centígrado.
Escala Fahrenheit:
En algunos países, como los Estados Unidos, se emplea la escala Fahrenheit, propuesta por el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736).
La escala Fahrenheit para temperaturas relativamente bajas, continua teniendo valores positivos. Se eligió como temperatura de referencia el punto de fusión del hielo puro (30°F) y de ebullición del agua pura, a nivel del mar (212 °F). La misma se divide en 180 partes iguales, y cada una de ellas representa 1 °F.
Para pasar temperaturas de °C a °F, aplicamos:
° C/ 100 . 180 + 32 = °F
Para pasar temperaturas de °F a °C, aplicamos:
°C = (°F-32/ 180). 100
Escala Kelvin:
La escala absoluta o Kelvin es llamada así por ser éste su creador, el físico inglés William Thomson, lord Kelvin (1824 - 1907).
A cero grados kelvin ( 0 K) corresponde a la temperatura más baja que puede alcanzar un material y equivale a - 273 °C; no existe temperaturas por debajo de ese valor, por eso, el 0 K se lo denomina cero absoluto.
Para pasar temperaturas de °C a K, aplicamos:
°C + 273 = K
Para pasar de temperaturas K a °C, aplicamos:
K - 273= °C
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