Nombre de la alumna:Mayra Lizbeth Pérez Pérez

Nombre de profesor:Maugro Joseim Gómez Roblero

Especialidad:Ofimática

Semestre y grupo:5to “A”

Asignatura:Física 2

Investigación:Conceptos de

TermologíaTemperatura

Calor Escalas termométricas y dilatación

Cantidad De Calor

25 DE NOVIENBRE DE 2015

Objetivos………………………………………………………… 2

Introducción……………………………………………………… 3

Termologia………………………………………………………… 4-5

Temperatura…………………………………………………. 6-8

Calor…………………………………………………………… 9-11

Escalas termométricas y dilatación………………………… 12-15

Cantidad de calor …………………………………………… 16-17

Conclusión………………………………………………………. 18

Referencias consultadas………………………………………. 19

Índice

Objetivos

1

Conocer más sobre física

Poder investigar cosas nuevas

Saber en qué parte de nuestra vida cotidiana se encuentra la física y porque

Introducción

2

Esta investigación se basara en darnos a conocer algo nuevo sobre la física ya que

la física se encuentra en todos momentos es por eso que lo que en los conceptos

que contiene esta investigación aprenderemos algo los cuales son los conceptos de

termología, temperatura, calor, veremos sobre las escalas termométricas y dilatación

y por ultimo sobre la cantidad de calor, que al leer esto pueda ayudarnos en algo.

Termología

3

Si se desglosa la palabra termología se podrá apreciar que es un vocablo compuesto, en donde su prefijo termo significa calor y logia significa estudio, conociendo esto podemos afirmar que la termología es el estudio de la temperatura que presentan los cuerpos que conforman al mundo.

Siendo entonces la termología el estudio de la temperatura se debe tener en cuenta que esta última es conocida como una magnitud física que permite conocer cuál es el grado calórico que puede presentar un cuerpo o un sistema, es decir, posibilita saber cuándo algo está frío o caliente, y es importante resaltar que la temperatura está asociada a la agitación o movimiento que existe entre las moléculas que conforman un cuerpo o sustancia, mientras mayor sea el dinamismo o movimiento (energía cinética) de las partículas de un cuerpo, mayor será la temperatura que presente.

La termología pretende explicar cuáles son los fenómenos en los que interviene el calor e indicar cuales son los efectos que produce en la materia, por ejemplo teniendo agua a temperatura ambiente las moléculas que están presente en ella interactúan entre sí pero de un modo “calmado”, al aplicarles un aumento de temperatura (calor) estas partículas comienzan a desplazarse de manera rápida rebotando unas con otras, esto es debido a que al calentar el cuerpo aumenta su energía térmica (que es la agitación presente en las moléculas que componen a un cuerpo). El rebote entre moléculas que mencionamos anteriormente es conocido como dilatación térmica y ocurre cuando al cambiar la temperatura de una sustancia (bien sea añadiendo frío o calor) las partículas que lo componen necesitan mayor espacio y terminan alejándose unas de otras y aumenta el volumen de la sustancia u objeto.

Ejemplos en la vida cotidiana

• La nevera que tenemos en casa consume energía eléctrica para funcionar. La respuesta está en el Segundo Principio: el calor no va a pasar por sí mismo desde el interior de la nevera al exterior, que está a más temperatura, también para congelar los alimentos se produce un flujo de energía.

Podemos decir de esta también que el congelador es un buen ejemplo de un aislante térmico, ya que reduce el flujo de calor limitando la convección y conducción de este por fuera de él.

4

• La estufa emplea una sustancia inflamable (además de posiblemente electricidad) cuya función es la de calentar alimentos por medio de convección aplicando la segunda ley de la termodinámica cuando en la estufa se coloca una olla con agua a medida del tiempo esta realiza un proceso isotérmico. Podemos observar en una cocina cuando ponemos a hervir agua que hay paso de energía térmica del objeto con mayor calor en este caso de la llama al agua se lleva a cabo por medio del proceso de convección, aquí podríamos aplicar también la segunda ley de la termodinámica ya que nunca se va a pasar energía del cuerpo de menor temperatura al de mayor temperatura.

Tanto en la estufa como en el congelador podemos encontrar calor especifico en flujo de energía de los cuerpos que en el intervienen, cada cuerpo tiene una capacidad calórica diferente es decir el calor suministrado a un cuerpo para aumentar su temperatura.

• En el horno se realiza la primera ley de la termodinámica ya que la energía que ingresa al horno (por el calor del fuego) menos la que se escapa por las paredes del horno ya que es un aislante térmico, va dar como resultado una temperatura, lo suficientemente alta para cocinar los alimentos.

• En la cafetera cuando calentamos el agua.

Ejercicios

Una máquina térmica trabaja con 3 moles de un gas monoatómico, describiendo el ciclo reversible ABCD de la figura. Sabiendo que VC = 2 VB:

• Calcular el valor de las variables termodinámicas desconocidas en cada vértice.

• Deducir las expresiones del trabajo en cada etapa del ciclo.

Calcular de forma directa en cada etapa del ciclo (siempre que sea posible), el trabajo, el calor y la variación de energía interna.

• El rendimiento del ciclo.

R=0.082 atm l/mol K; 1cal=4.186J; 1atm=1.013 105 Pa, cv=3R/2

Temperatura

5

La temperatura es aquella propiedad física o magnitud que nos permite conocer las temperaturas, es decir, nos da una acabada idea de cuánto frío o calor presenta el cuerpo de una persona, un objeto o una región determinada. Entonces, si le medimos la temperatura a un objeto caliente este tendrá una temperatura mayor. La temperatura está íntimamente relacionada con la energía interna del sistema termodinámico de un cuerpo, en tanto, esta energía, a su vez, está relacionada con el movimiento de las partículas que integran ese sistema, de lo que se desprende que a mayor temperatura de ese sistema sensible, la temperatura de ese cuerpo u objeto será mayor.

La única y más precisa forma de medir la temperatura es a través de un termómetro, el o los cuales pueden estar calibrados según diversas escalas de medición de la misma. La unidad de temperatura en el sistema internacional de unidades es el Kelvin, en tanto y fuera de un contexto científico nos encontramos con el uso de otras escalas como ser la escala Celsius o centígrada y en aquellos países de origen anglosajón la Fahrenheit.

Un concepto estrechamente vinculado al de la temperatura es el de sensación térmica, porque contrariamente a lo que muchos creen el calor o el frío que percibimos estará determinado por la sensación térmica que con la temperatura real. Por eso en épocas de mucho frío o de mucho calor, se suele prestar más atención y hacer mayor hincapié en la sensación de frío y de calor que impera más que en la temperatura real que capaz no nos dice realmente lo que nuestro cuerpo siente.

Entonces, la sensación térmica es la forma en la cual el cuerpo humano percibe la temperatura de los objetos y del entorno, aunque obviamente esta medición es mucho más compleja y estará supeditada y permeable a diferentes sensaciones, es posible simular en un termómetro la sensación térmica tal cual la percibe un cuerpo humano.

Ejemplos en la vida cotidiana

6

por ejemplo cuando abrimos la llave del gas que se quema y produce una llama, pues hablamos de calor (energía calorífica), en cambio el agua que hierve pues está a una cierta temperatura, por ejemplo a 70ºC.

Temperatura media de mi cuerpo

- Temperatura de una piedra al sol.

- Temperatura de la cocina (disco) a los 3 minutos exactos de conectado.

Ejercicios

Problema 2:

La temperatura del cuerpo humano es 37°C. ¿A cuántos grados Farenheit equivale?

Solución:

Recordemos la relación de equivalencia entre grados Centígrados y grados Farenheit:

De dato sabemos que la temperatura del cuerpo humano es 37°C

C = 37

Nos piden calcular a cuanto equivale esa temperatura en grados Farenheit.

F = ¿?

Aplicando la fórmula de equivalencia tenemos:

 

7

 

Entonces la respuesta seria: 37°C equivalen a 98.6°F

CALOR

8

Representa la cantidad de energía que un cuerpo transfiere a otro como consecuencia de una diferencia de temperatura entre ambos. El tipo de energía que se pone en juego en los fenómenos caloríficos se denomina energía térmica. El carácter energético del calor lleva consigo la posibilidad de transformarlo en trabajo mecánico. Sin embargo, la naturaleza impone ciertas limitaciones a este tipo de conversión, lo cual hace que sólo una fracción del calor disponible sea aprovechable en forma de trabajo útil.

Las ideas acerca de la naturaleza del calor han variado apreciablemente en los dos últimos siglos. La teoría del calórico o fluido tenue que situado en los poros o intersticios de la materia pasaba de los cuerpos calientes en los que supuestamente se hallaba en mayor cantidad a los cuerpos fríos, había ocupado un lugar destacado en la física desde la época de los filósofos griegos. Sin embargo, y habiendo alcanzado a finales del siglo XVIII su pleno apogeo, fue perdiendo credibilidad al no poder explicar los resultados de los experimentos que científicos tales como Benjamín Thomson (1753-1814) o Humphrey Davy (1778-1829) realizaron.

Una vieja idea tímidamente aceptada por sabios del siglo XVII como Galileo Galilei o Robert Boyle resurgió de nuevo. El propio Thompson (conde de Rumford), según sus propias palabras, aceptó la vuelta a aquellas «viejas doctrinas que sostienen que el calor no es otra cosa que un movimiento vibratorio de las partículas del cuerpo».

Las experiencias de Joule (1818-1889) y Mayer (1814-1878) sobre la conservación de la energía, apuntaban hacia el calor como una forma más de energía. El calor no sólo era capaz de aumentar la temperatura o modificar el estado físico de los cuerpos, sino que además podía moverlos y realizar un trabajo.

Las máquinas de vapor que tan espectacular desarrollo tuvieron a finales del siglo XVIII y comienzos del XIX eran buenas muestras de ello. Desde entonces las nociones de calor y energía quedaron unidas y el progreso de la física permitió, a mediados del siglo pasado, encontrar una explicación detallada para la naturaleza de esa nueva forma de energía, que se pone de manifiesto en los fenómenos caloríficos.

Ejemplos en la vida cotidiana

-Cuando dejas un trozo de carne en la heladera (refrigerador).

9

- Cuando la heladera evacúa el calor por la parte de atrás (por la parrilla o radiador).

- Cuando lavas un plato con agua caliente.

- Cuando utilizas una estufa eléctrica (radiante).

- Cuando dejas ropa colgada para secar (transferencia de calor y de masa).

- Cuando se empaña un vidrio (condensación).

- Cuando hierves agua en la cocina.

- Cuando usas la bolsa de agua caliente.

- Cuando pones un alimento en el microondas.

Ejercicios:

Determina la capacidad calorífica de un cuerpo sabiendo que cuando desprende 5 KJ de calor, su temperatura disminuye 1.85 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 3 kg, determina, además, la capacidad calorífica de la sustancia que lo compone.

Solución

Datos

Calor extraído del cuerpo: Q = - 5 KJ = - 5·103 J (El signo negativo indica que el

calor se transfiere desde el cuerpo al entorno)

Aumento de temperatura: ∆T = -1.85 k

Masa del cuerpo: m = 3 kg

Resolución

Aplicando la expresión para la capacidad calorífica del cuerpo, nos queda:

C=Q∆T=−5⋅103−1.85=2702.7 J/k

 

10

Por otro lado, la capacidad calorífica nos permite entender cómo se comporta la

sustancia térmicamente, independientemente de la cantidad de masa que tenga:

c=Cm=2702.73=900.9 J/k⋅kg

 

ESCALAS TERMOMÉTRICAS Y DILATACIÓN

11

Escalas termométricas

En todo cuerpo material la variación de la temperatura va acompañada de la correspondiente variación de otras propiedades medibles, de modo que a cada valor de aquélla le corresponde un solo valor de ésta. Tal es el caso de la longitud de una varilla metálica, de la resistencia eléctrica de un metal, de la presión de un gas, del volumen de un líquido, etc. Estas magnitudes cuya variación está ligada a la de la temperatura se denominan propiedades termométricas, porque pueden ser empleadas en la construcción de termómetros.Para definir una escala de temperaturas es necesario elegir una propiedad termométrica que reúna las siguientes condiciones:

La expresión matemática de la relación entre la propiedad y la temperatura debe ser conocida.

La propiedad termométrica debe ser lo bastante sensible a las variaciones de temperatura como para poder detectar, con una precisión aceptable, pequeños cambios térmicos.

El rango de temperatura accesible debe ser suficientemente grande.

Escala Celsius

Una vez que la propiedad termométrica ha sido elegida, la elaboración de una escala termométrica o de temperaturas lleva consigo, al menos, dos operaciones; por una parte, la determinación de los puntos fijos o temperaturas de referencia que permanecen constantes en la naturaleza y, por otra, la división del intervalo de temperaturas correspondiente a tales puntos fijos en unidades o grados.

El científico sueco Anders Celsius (1701-1744) construyó por primera vez la escala termométrica que lleva su nombre. Eligió como puntos fijos el de fusión del hielo y el de ebullición del agua, tras advertir que las temperaturas a las que se verificaban tales cambios de estado eran constantes a la presión atmosférica. Asignó al primero el valor 0 y al segundo el valor 100, con lo cual fijó el valor del grado centígrado o grado Celsius (ºC) como la centésima parte del intervalo de temperatura comprendido entre esos dos puntos fijos.

Escala Fahrenheit

12

En los países anglosajones se pueden encontrar aún termómetros graduados en grado Fahrenheit (ºF). La escala Fahrenheit difiere de la Celsius tanto en los valores asignados a los puntos fijos, como en el tamaño de los grados. Así al primer punto fijo se le atribuye el valor 32 y al segundo el valor 212. Para pasar de una a otra escala es preciso emplear la ecuación:t(ºF) = 1,8 · t(ºC) + 32

donde t(ºF) representa la temperatura expresada en grados Fahrenheit y t(ºC) la expresada en grados Celsius o centígrados.

Escala Kelvin

La escala de temperaturas adoptada por el SI es la llamada escala absoluta o Kelvin. En ella el tamaño de los grados es el mismo que en la Celsius, pero el cero de la escala se fija en el - 273,16 ºC. Este punto llamado cero absoluto de temperaturas es tal que a dicha temperatura desaparece la agitación molecular, por lo que, según el significado que la teoría cinética atribuye a la magnitud temperatura, no tiene sentido hablar de valores inferiores a él. El cero absoluto constituye un límite inferior natural de temperaturas, lo que hace que en la escala Kelvin no existan temperaturas bajo cero (negativas). La relación con la escala centígrada viene dada por la ecuación:T(K) = t(ºC) + 273,16

Siendo T(K) la temperatura expresada en grados Kelvin o simplemente en Kelvin.

Dilatación y termometría

El hecho de que las dimensiones de los cuerpos, por lo general, aumenten regularmente con la temperatura, ha dado lugar a la utilización de tales dimensiones como propiedades termométricas y constituyen el fundamento de la mayor parte de los termómetros ordinarios. Los termómetros de líquidos, como los de alcohol coloreado empleados en meteorología o los de mercurio, de uso clínico, se basan en el fenómeno de la dilatación y emplean como propiedad termométrica el volumen del líquido correspondiente.

La longitud de una varilla o de un hilo metálico puede utilizarse, asimismo, como propiedad termométrica. Su ley de variación con la temperatura para rangos no muy amplios (de 0º a 100 ºC) es del tipo:

lt =l0 (1 + at)�

13

Donde lt representa el valor de la longitud a t grados centígrados, l0 el valor a cero grados y es un parámetro o constante característica de la sustancia que se denomina coeficiente de dilatación lineal. La ecuación anterior permite establecer una correspondencia entre las magnitudes longitud y temperatura, de tal modo que midiendo aquélla pueda determinarse ésta.

Una aplicación termométrica del fenómeno de dilatación en sólidos lo constituye el termómetro metálico. Está formado por una lámina bimetálica de materiales de diferentes coeficientes de dilatación lineal que se consigue soldando dos láminas de metales tales como latón y acero, de igual longitud a 0 ºC. Cuando la temperatura aumenta o disminuye respecto del valor inicial, su diferente da lugar a que una de las láminas se dilate más que la otra, con lo que el conjunto se curva en un sentido o en otro según que la temperatura medida sea mayor o menor que la inicial de referencia. Además, la desviación es tanto mayor cuanto mayor es la diferencia de temperaturas respecto de 0 ºC. Si se añade una aguja indicadora al sistema, de modo que pueda moverse sobre una escala graduada y calibrada con el auxilio de otro termómetro de referencia, se tiene un termómetro metálico.

Aplicación en la vida cotidiana

La relación existente entre las escalas termométricas más empleadas permite

expresar una misma temperatura en diferentes formas, esto es, con resultados

numéricos y con unidades de medida distintas. Se trata, en lo que sigue, de aplicar

las ecuaciones de conversión entre escalas para determinar la temperatura en

grados centígrados y en grados Fahrenheit de un cuerpo, cuyo valor en Kelvin es de

77 K.

Para la conversión de K en ºC se emplea la ecuación

t(ºC) = T(K) - 273

es decir:

t(ºC) = 77 - 273 = - 196 ºC

Para la conversión en ºF se emplea la ecuación:

t(ºF) = 1,8 · t(ºC) + 32

t(ºF) = 1,8 · (- 196) + 32 = - 320,8 ºF

Ejercicios

14

CANTIDAD DE CALOR

Cuando una sustancia se está fundiendo o evaporándose está absorbiendo cierta cantidad de calor llamada calor latente de fusión o calor latente de evaporación, según el caso. El calor latente, cualquiera que sea, se mantiene oculto, pero existe aunque no se manifieste un incremento en la temperatura, ya que mientras dure la fundición o la evaporación de la sustancia no se registrará variación de la misma.Para entender estos conceptos se debe conocer muy bien la diferencia entre calor y temperatura.

En tanto el calor sensible es aquel que suministrado a una sustancia eleva su temperatura.

15

La experiencia ha demostrado que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución) de temperatura que experimenta.

La expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica:

Q = m·Ce·(Tf-Ti)

En palabras más simples, la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se calcula mediante esta fórmula, en la cual m es la masa, Ce es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final. Por lo tanto Tf – Ti = ΔT (variación de temperatura).

Nota: La temperatura inicial (Ti) se anota también como T0 o como t0.

Si Ti > Tf el cuerpo cede calor Q < 0

Si Ti < Tf el cuerpo recibe calor Q > 0

Se define calor específico (Ce) como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua Ce vale 1 cal/gº C ó 4,186 J.

Ejercicios

16

Conclusión

Los conceptos ya leídos son muy importantes ya que cada uno se relaciona y por podemos saber que temperatura y calor no son iguales pero al leer la información nos dice como se relacionan entre si al igual que la cantidad de calor como también lo que es la termología y las escalas termométricas ellas están relacionadas entre sí con el mismas ideas pero conceptos diferentes.

17

Referencias

https://www.google.com.mx/search?q=fisica&biw=1440&bih=799&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjb3u6Blq3JAhVMMz4KHSz6AgYQ_AUIBigB#imgrc=kkuoFQ6g6KrdVM%3A

http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml

http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol//edu/thermal/

https://www.google.com.mx/#q=escalas%20termometricas

https://www.google.com.mx/#q=termologia

https://www.google.com.mx/#q=cantidad+de+calor

18