ENERGA CALOR Y TEMPERATURA Delfi Gallardo Lpez Metodologa

ENERGÍA, CALOR Y TEMPERATURA Delfi Gallardo López Metodología Experimental y Aprendizaje de la Física y Química MUFPES 2017 -2018

ENERGÍA INTERNA Todos los cuerpos poseen energía interna, debida en parte a la energía cinética de sus partículas. Esta energía se denomina ENERGÍA TÉRMICA. Cuanto mayor velocidad tienen las partículas del cuerpo mayor es esta energía. La TEMPERATURA de un cuerpo está directamente relacionada con la energía interna del mismo. A mayor temperatura, más energía tienen las partículas de un cuerpo y mayor velocidad (movimiento-energía cinética)

TEMPERATURA La materia está formada por partículas (átomos y moléculas) y estas partículas se encuentran en movimiento (rotando alrededor de sí mismas, vibrando o chocándose unas con otras) aunque el cuerpo que constituyen esté quieto. En los sólidos sus partículas vibran continuamente alrededor de su posición de equilibrio. En los líquidos se mueven con libertad, aunque confinadas a un determinado volumen. En los gases se mueven con libertad, ocupando todo el espacio disponible. Este movimiento no es uniforme, es decir, unas partículas se mueven más rápido que otras. Y por este movimiento, cada una de las partículas tiene cierta energía. La suma de las energías cinéticas de todas las partículas que componen un cuerpo la llamamos energía térmica y el valor medio de la energía cinética de esas partículas es lo que llamamos temperatura, que es independiente del tamaño y del tipo de objeto.

CALOR * Cuando un cuerpo aumenta su energía térmica, se está calentando (recibe CALOR). * Cuando un cuerpo disminuye su energía térmica, se está enfriando (pierde CALOR). * Entendemos el CALOR como las variaciones de energía térmica de un cuerpo. Estas variaciones se reflejan en los cambios de TEMPERATURA. El calor y la temperatura son conceptos diferentes. Mientras el calor (Q) es la energía que pasa de un cuerpo a otro, la temperatura mide la energía interna de un cuerpo, energía que posee debido al movimiento de sus partículas. Esto quiere decir que un cuerpo NO TIENE CALOR, tiene energía interna, que se expresa mediante su temperatura.

TERMÓMETRO • El aparato más utilizado para medir la temperatura. • En contacto con un cuerpo (sólido, líquido o gas) llegará al equilibrio térmico con él, teniendo la misma temperatura del cuerpo. • El líquido del interior del termómetro se dilata y variará su altura en función de temperatura. • EL más habitual es el termómetro de mercurio ya que permite medir entre los -38°C hasta los 356°C. • Existen diferentes escalas de medida para la temperatura (Kelvin, Celsius, Fahrenheit, …)

TERMÓMETRO

CAMBIOS DE ESTADO Uno de los efectos del calor es el cambio de estado de los cuerpos. El cambio de estado tiene lugar a una temperatura determinada, característica para cada sustancia y mientras cambia de estado su temperatura permanece constante (Si la sustancia es pura). Un cambio de estado es una modificación en el estado de agregación de la materia sin variar su composición química.

CAMBIOS DE ESTADO Todas las sustancias pueden encontrase en los tres estados de la materia y pasar de uno a otro con solo modificar la temperatura.

CAMBIOS DE ESTADO Al aumentar T aumenta el grado de agitación de las partículas y su movimiento (energía cinética) hasta vencer las fuerzas de unión entre ellas. Cuando un cuerpo aumenta de temperatura se incrementa el movimiento de sus partículas y esto le obliga a dilatarse. Cuando el movimiento de las partículas se hace suficientemente violento se debilitan las fuerzas de los enlaces que las mantienen unidas y se produce el cambio de estado.

CAMBIOS DE ESTADO

CAMBIOS DE ESTADO

EQUILIBRIO TÉRMICO Si un cuerpo se pone en contacto con otro con una energía térmica diferente, el que tenga mayor T le pasará energía al que tenga menor T hasta que sus temperaturas se igualen, estas transferencias de energía es lo que denominamos calor. La transferencia de energía térmica entre los cuerpos que se encuentran a distinta temperatura puede producirse por tres mecanismos: conducción, convección y radiación.

TRANSFERENCIA DE CALOR: CONDUCCIÓN • Cuando introduces una cuchara metálica en agua caliente, al poco tiempo acabas notando que el mango de la cuchara se calienta. Esto se debe a que al poner en contacto la cuchara con el agua, las partículas del metal aumentan su energía cinética y su vibración. Cuando estas partículas chocan con las vecinas, les transmiten parte de su energía; este proceso va avanzando poco a poco hasta que llega al otro extremo. • Según su comportamiento en este proceso, los materiales se clasifican en conductores y aislantes térmicos. Los metales son conductores térmicos excelentes. Materiales aislantes son, por ejemplo, el corcho, los plásticos y la madera. Los líquidos son malos conductores del calor y los gases son los peores conductores térmicos.

TRANSFERENCIA DE CALOR: CONVECCIÓN Si calientas un recipiente con agua, el agua que se encuentra más cerca del fuego estará más caliente será menos densa y sus partículas tendrán más energía, ascendiendo hasta zonas más frías. El hueco que dejan estas partículas de mayor energía lo ocuparán las partículas con menor energía que se encontraban en la parte superior, generando corrientes. Por tanto, durante la convección tiene lugar un movimiento real de la materia a causa de la diferencia de densidad y energía de las partículas. Estas corrientes que se producen en fluidos (líquidos y gases) se llaman corrientes de convección.

TRANSFERENCIA DE CALOR: RADIACIÓN • Es el proceso por el cual se transmite energía sin contacto entre la fuente y el receptor. Por ejemplo, sientes el calor del Sol aunque no puedas tocarlo, y lo mismo sucede con el calor procedente de una bombilla. En ambos casos la radiación que llega procede de un foco calorífico. • Los cuerpos emiten continuamente energía desde su superficie en forma de radiación. Esta energía se denomina energía radiante, y se transporta mediante ondas electromagnéticas: cuanto mayor es la temperatura de un cuerpo, más calor se disipa por radiación.

TRANSFERENCIA DE CALOR

TRANSFERENCIA DE CALOR

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