lunes, 23 de septiembre de 2013

                            CALOR Y TEMPERATURA                                           





La Temperatura:

  
La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a - 273 ºC.

En la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ºC) a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 (100 ºC) a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre estas dos temperaturas se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales corresponde a 1 grado.

En la escala Kelvin se asignó el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ºC de la escala Celsius.

Para convertir ambas temperaturas, tenemos que tener en cuenta que:


T (K) = t(ºC) + 273
La energía térmica:

    
La energía térmica es la energía cinética (relacionada con el movimiento) media de un conjunto muy grande de átomos o moléculas. Esta energía cinética media depende de la temperatura, que se relaciona con el movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias.
Calor y equilibrio térmico:

Cuando dos cuerpos a distintas temperaturas se ponen en contacto, terminan igualando sus temperaturas. Entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico.

Cuando dos sistemas entran en contacto, las partículas con mayor energía cinética transfieren, mediante choques, parte de su energía a las restantes partículas, de manera que al final la energía cinética media de todo el conjunto es la misma.

Cuando dos sistemas en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energía térmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico.

El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía.
 Calor:


                                  
                                 


 Calor está definido como la forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son laradiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energía térmica. La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.
Unidades de medida del calor

El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional su unidad es el julio (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es la caloria (cal). La equivalencia es:


1 cal = 4,184 J  ó  1 J = 0,24 cal
Conducción:
El proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un sólido se llama Conducción.


En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia. Los átomos del extremo que se calienta, empiezan a moverse más rápido y chocan con los átomos vecinos transmitiendo la energía térmica.


 Dilatación:
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.
 
 CAMBIOS QUE PROVOCA EL CALOR:

todos los dias ocurren cambios en la materia que nos rodea. Algunos hacen cambiar el aspecto, la forma y el estado. A estos cambios los llamaremos cambios fisicos de la materia.
poedemos distinguir dos tipos de cambios de estado segun sea su influencia del calor:
  • Cambios progresivos
  • Cambios regresivos 
  CAMBIOS QUE PROVOCA EL CALOR:

Todos los días ocurren cambios en la materia que nos rodea. Algunos hacen cambiar el aspecto, la forma y el estado. A estos cambios los llamaremos cambios físicos de la materia.
podemos distinguir dos tipos de cambios de estado según sea su influencia del calor:
  • Cambios progresivos
  • Cambios regresivos 
  1.  Sublimación progresiva:
Es la transformación directa, sin pasar a otro estado intermedio, de una materia en estado solido a estado gaseoso  al aplicarle calor.
    2. Fusión:
Es la transformación  de un solidó en liquído al aplicarle calor. Esta temperatura específica  para cada sustancia que se funde.

   3.Evaporación:
Es la transformación de las partículas de superficie de un liquído, en gas por la acción del calor. Este cambio ocurre en forma normal a temperatura ambiente, e alhunas sustancias liquídas como el aguay  alcohol.

  

    4.Ebullición:
 Es la tranformación de todas las particulas de liquído en gas por la acción del calor aplicado.

 
 Cambios regresivos: 
Se producen por el enfriamiento de los cuerpos. se distinguen tres tipos:
  • sublimación regresiva
  • solidificación
  • condensación
   1.sublimación regresiva:
Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado solido sin pasar por el estado liquido. 

   2.Solidificación:
Es el paso de una sustancia en estado liquidó a solido. 

  3. Condensación:
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado liquído.



Transformación de calor:
Es el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o en diferentes partes de un mismo cuerpo que están en distinto nivel energético.

El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos procesos pueden tener lugar simultáneamente  puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

 1.La conducción requiere contacto físico entre los cuerpos que intercambian calor.

2. La radiación
  No hace falta que los cuerpos esten en contacto ni que haya materia entre ellos.
Tipos de radiación:

 Radiación Ionizante
 Los campos electromagnéticos
 Las radiaciones ópticas

3. La convección: 
Se produce atravez del movimiento de un liquido o un gas en contacto con un cuerpo de temperatura diferente. 

Tipos de convección:
  

  • Convección forzada
  •  Convección libre
 Convección libre; es la transferencia del calor cuando el fluido superficialmente lejos del solido esta parado y la conveccion forzada se produce cuando el fluido se mueve lejos del solido.


                                                             Ley de Charles                                                                                                                                                                                                                                   

La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando se mantenga.



Ley de Charles: 
  • A mayor volumen, mayor temperatura y a menor volumen menor temperatura. Es de relación directa.
V 00 T ____________________________ V1 00 T1 
V = K T ____________________________ V1 = K T1 
K = V / T ____________________________ K = V1 / T1 
V / T = V1 / T1 
  

Ley de  Boyle: 
  • A mayor volumen, menor presión y a menor volumen, mayor presión. Es de relación indirecta.
V 00 1 / P ____________________________ V1 00 1 / P1 
                                   V = K / P _____________________________ V1 = K / P1 
                                    K = V P ______________________________K = V1 P1 
V P = V1 P1 
Ley de  Gay Lussac: 
  • A mayor temperatura, mayor presión y a menor temperatura, menor presión. Es de relación directa.
T 00 P _______________________________ T1 00 P1 
T = K P _______________________________ T1 = K P1 
K = T / P _______________________________ K = T1 / P1 
T / P = T1 / P1 
 Ley General de los Gases:  
V 00 T / P _______________________________ V1 00 T1 / P1 
V = K T / P _______________________________ V1 = K T1 / P1
K = (V P) / T ______________________________ K = (V1 P1) / T1
                                 (V P) / T = (V1 P1) / T1


                                                                


Donde «R» es la constante  universal de los gases ideales luego para dos estados del mismo gas, 1y 2


*      Para una misma masa gaseosa (por tanto el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y el volumen del gas e inversamente proporcional a su temperatura.


 Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante


Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

                


Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante
En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.
    


Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.
Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.