TEMPERATURA CALOR Y DILACION

La temperatura no depende del número de partículas que se mueven sino de su velocidad media: a mayor temperatura mayor velocidad media. No depende por tanto de la masa total del cuerpo: si dividimos un cuerpo con una temperatura "T" en dos partes desiguales las dos tienen la misma temperatura.

La temperatura es una magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo (su capacidad para ceder energía calorífica) y el calor es la energía que pierde o gana en ciertos procesos (es un flujo de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas).
Nivel térmico es el nivel de agitación. Comparando los niveles térmicos sabemos hacia donde fluye el calor.
La temperatura refleja el nivel térmico de un cuerpo e indica el sentido en que fluye el calor.
La temperatura está relacionada con la presión

¿Cómo se mide la temperatura?
Nuestro tacto detecta la temperatura, pero carece de la capacidad de medirla con rigor.

Realizando esta experiencia lo comprenderás:
Introduce una mano en un recipiente frío y la otra en uno caliente, y luego las dos manos juntas en otro recipiente con agua templada.
La primera mano la encontrará caliente y la otra fría.

Del cuerpo que está a mayor temperatura decimos que "está más caliente" y a veces, erróneamente, se dice "que tiene más calor". Los cuerpos no tienen calor, tienen energía interna y tienen temperatura. Reservamos el término "calor" para la energía que se transfiere de un cuerpo a otro. Esta energía es fácil de medir, pero la energía total que tiene el cuerpo no.
Si un cuerpo recibe energía calorífica aumenta la agitación de las partículas que lo forman (átomos, moléculas o iones) y se pueden producir también cambios en la materia: dilatación, cambios de color (piensa en una barra de metal al calentarla), variación de su resistencia a la conducción, etc. Estos cambios se pueden utilizar para hacer una escala de temperatura.
Al poner en contacto dos sustancias la agitación de las partículas de una se transmite, mediante choques, a las partículas de la otra hasta que se igualan sus velocidades. Las partículas de la sustancia más caliente son más rápidas y poseen más energía. En cada impacto ceden parte de la energía a las partículas más lentas con las que entran en contacto. Las partículas de la sustancia que está a mayor T se frenan un poco, pero al mismo tiempo hacen que la más lentas aceleren.
Finalmente las partículas de las dos sustancias alcanzan la misma velocidad media y por lo tanto la misma temperatura: se alcanza el "equilibrio térmico".
Para diseñar un instrumento que mida la temperatura debemos escoger una cualidad de la materia que sea fácilmente observable, que varíe de manera importante con la agitación de sus partículas, que sea fácil de medir y que nos permita relacionar su variación con la agitación que tiene el cuerpo.
La cualidad elegida en los termómetros de mercurio es la dilatación, pero existen otros tipos de termómetros basados en otras cualidades.
Se utiliza el mercurio para construir termómetros porque es un metal que es líquido entre -20 ºC y 100ºC y porque se dilata mucho. Encerramos el metal dentro de un tubo fino (capilar) para que al dilatarse un poco avance mucho por el tubo (cuanto más fino sea el tubo más centímetros avanza). Midiendo longitudes de la columna podemos establecer una relación entre la dilatación y el nivel de agitación de la sustancia a medir.

¡Medimos la temperatura midiendo una longitud!

Se pueden tomar como base para medir las temperaturas otras propiedades que cambien con ella como el color, la resistencia eléctrica, etc. Aparatos basados en las anteriores propiedades son el pirómetro óptico, el termopar....

Esto posibilita el medir en distintos rangos de temperaturas. Piensa en lo que pasaría si midieras la temperatura de un alto horno con un termómetro de mercurio.

CAMBIOS QUE PRIVOCA 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

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:

sublimacion regresiva
solidificación
condenseción

1.sublimacion regresiva:

Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado solido sin pasar por el estado liquido.

2. Solidicación:
Es el paso de una sustancia en estado liquído 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 estan en distinto nivel energético.

El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos procesos pueden tener lugar simultaneamente, 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:

LAS LEYES

La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.

En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

La ley fue publicada primero por Gay Lussac en 1803, pero hacía referencia al trabajo no publicado de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.

Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes directamente proporcionales en la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".

Volumen sobre temperatura: Kelvin

$\frac{V}{T} = k_2$

o también:

$V = k_2T \qquad$

donde:

V es el volumen.
T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin).
k₂ es la constante de proporcionalidad.

Además puede expresarse como:

$\frac {V_1}{T_1} = \frac {V_2}{T_2}$

donde:

$V_1\,$ = Volumen inicial

$T_1\,$ = Temperatura inicial

$V_2\,$ = Volumen final

$T_2\,$ = Temperatura final

Despejando T₁ se obtiene:

$T_1 =\frac {V_1 \cdot T_2}{V_2}$

Despejando T₂ se obtiene:

$T_2 =\frac {V_2 \cdot T_1}{V_1}$

Despejando V₁ es igual a:

$V_1 =\frac {V_2 \cdot T_1}{T_2}$

Despejando V₂ se obtiene:

$V_2 =\frac {V_1 \cdot T_2}{T_1}$

ECUACION DE ESTADO GASEOSO Y GASES IDEALES

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
En 1648, el químico Jan Baptist van Helmont creó el vocablo gas, a partir del término griego kaos (desorden) para definir las génesis características del anhídrido carbónico. Esta denominación se extendió luego a todos los cuerpos gaseosos y se utiliza para designar uno de los estados de la materia.
La principal característica de los gases respecto de los sólidos y los líquidos, es que no pueden verse ni tocarse, pero también se encuentran compuestos de átomos y moléculas.
La causa de la naturaleza del gas se encuentra en sus moléculas, muy separadas unas de otras y con movimientos aleatorios entre si. Al igual que ocurre con los otros dos estados de la materia, el gas también puede transformarse (en líquido) si se somete a temperaturas muy bajas. A este proceso se le denomina condensación.
La mayoría de los gases necesitan temperaturas muy bajas para lograr condensarse. Por ejemplo, en el caso del oxígeno la temperatura necesaria es de -183°C.
Las primeras leyes de los gases fueron desarrollados desde finales del siglo XVII, cuando los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de condiciones debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se encuentran más separadas, y hoy en día la ecuación de estado para un gas ideal se deriva de la teoría cinética. Ahora las leyes anteriores de los gases se consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de las variables mantenidas constantes.

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domingo, 22 de septiembre de 2013