El calor y la temperatura

1. I.E.S. Suel - Fuengirola Ciencias de la Naturaleza El calor y la temperatura

2. 1 La energía térmica Experimenta • Si pones a calentar un cazo con agua en el fuego, ¿qué pasa con su temperatura?. • Si espolvoreas una sustancia finamente pulverizada sobre el agua, ¿qué sucede a medida que esta se calienta?. • ¿Qué ocurre con el movimiento de las moléculas de agua cuando aumenta su temperatura?.

3. Para comprender mejor qué es el calor y la temperatura, recuerda lo que estudiaste en 1º de E.S.O. sobre la TEORÍA CINÉTICA y los Estados de Agregación de la materia: Aumento de la temperatura Menor temperatura Mayor temperatura Estado sólido Estado líquido Estado gaseoso Las partículas están muy juntas, unidas, y vibran un poco, pero no se desplazan. Las partículas están algo separadas, menos unidas, con más de libertad de movimiento. Las partículas están muy separadas y no dejan de moverse deprisa.

4. Recuerda, además, lo que hemos visto este curso sobre los cuerpos materiales que se mueven: tienen ENERGÍA CINÉTICA Aumento de la Temperatura Menor Temperatura Mayor Temperatura Aumento de la Energía Cinética Menor E. Cinética Mayor E. Cinética Como ves, hay una relación entre la Temperatura y el Movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias.

5. ¿Y qué es la Energía Térmica? Lo que llamamos “ENERGÍA TÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas.

6. 2 La temperatura Cuando notamos que algo está a una alta temperatura, en realidad lo que estamos notando es que sus átomos y moléculas se mueven más deprisa. A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el movimiento de las partículas se hace más evidente.

7. 2 La temperatura La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro TERMÓMETRO

8. ¿Quieres saber cómo funciona un termómetro? ¿Sabes qué es la dilatación? TERMÓMETRO

9. Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA, es decir, aumenta su volumen. La dilatación se debe a que las partículas se separan: Mayor volumen Dilatación Menor volumen Aumento de la Temperatura El líquido del termómetro se dilata y sube por el interior del tubo Partículas más juntas Partículas más separadas, moviéndose más deprisa

10. Juntas de dilatación Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando refresca se contraen. Con las juntas pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantará más años. Por eso existen las “juntas de dilatación”

11. Tipos de termómetros Termómetros ambientales Termómetros clínicos De alcohol De mercurio Digital Digital De aguja

12. Termómetros Sirven para ver si tenemos fiebre. clínicos de mercurio Al enfriarse se rompe el hilo de mercurio por el estrechamiento, manteniéndose invariable la lectura (lo que marca). Por eso hay que agitar estos termómetros antes de cada uso. Hilo de mercurio Estrechamiento Bulbo Los termómetros clínicos digitales están sustituyendo a los de mercurio. Tienen un sensor que se dilata. La temperatura aparece en una pantalla. sensor

13. Termómetros ambientales Sirven para medir la temperatura del aire. de alcohol Son ideales para temperaturas extremas, en especial las temperaturas muy bajas, pues el punto de fusión es muy bajo: -114ºC (a esa temperatura se congela). El alcohol se usa tintado para facilitar la lectura de temperaturas (el alcohol puro es transparente y no se vería bien). Hilo de alcohol Bulbo Los termómetros ambientales digitales están sustituyendo a los de alcohol.

14. Agua hirviendo 100ºC Fusión del hielo 0ºC Las escalas de temperatura Escala centígrada o Celsius Dividamos esto en cien partes iguales. El grado Celsius, denominado tambiéngrado centígrado, representado como °C, es la unidad creada porAnders Celsius. Anders Celsius1701-1744 Se da el valor 0 a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 a la temperatura de ebullición del agua (ambas medidas con una presión normal), y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado Celsius.

15. Haz clic para saber cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir… No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos. A – 273ºC los átomos y moléculas dejan de moverse por completo.

16. Las escalas de temperatura Escala Kelvin o absoluta Cero absoluto Por encima de 0 K Las partículas dejan de moverse por completo. Lord Kelvin (1824-1907) No puede existir una temperatura por debajo de 0 K

17. Las escalas de temperatura En la escala Kelvin, la temperatura de congelación del agua es de 273 K, por lo que 0ºC = 273 K Las divisiones de esta escala son iguales que las de la escala Celsius, por tanto, la temperatura de ebullición del agua será: 100ºC = 373 K De aquí se desprende que: Para convertir grados centígrados en kelvin, hay que sumar 273 T (K) = t (ºC) + 273

18. 3 Calor y equilibrio térmico Cuando dos cuerpos o sistemas a distinta temperatura se ponen en contacto acaban igualando su temperatura. Se dice entonces que han alcanzado el equilibrio térmico. Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su temperatura con la del ambiente.

19. Cuando dos sistemas o cuerpos 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 halla a mayor temperatura a otro de menor temperatura. Equilibrio térmico

20. Vemos evaporarse agua porque ésta gana energía térmica Clavo caliente El clavo se enfría Agua fría El agua ha ganado E. Térmica El calor se transfiere desde el clavo, que está a mayor temperatura, al agua, que está a menor temperatura. Si metes un clavo caliente en mucha agua fría, el clavo se enfría. Esto es porque la energía cinética media (y no la total) de los átomos del clavo es mayor que la de las moléculas de agua. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos. . Equilibrio térmico

21. 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) . Con frecuencia se usan múltiplos del julio, como el Kilojulio (kJ) Otra unidad tradicional (antigua) para medir el calor es la caloría (cal) 1 cal = 4,184 J Equilibrio térmico

22. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? De tres formas distintas: CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN

23. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? CONDUCCIÓN Si calientas una varilla de metal por un extremo, al rato notarás cómo se calienta por el extremo opuesto. ¡Cuidado con quemarte!. Los metales son muy buenos conductores térmicos. El proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un sólido se denomina conducción.

24. 4 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia CONDUCCIÓN Los átomos se mueven más deprisa y chocan con los átomos vecinos, transmitiéndoles energía. La energía térmica se transmite al otro extremo Así se produce la conducción

25. CONDUCCIÓN Cada sustancia o material (madera, metal, cuarzo, agua…) tiene su propia conductividad térmica. Porque la madera es un conductor térmico muy malo, es decir, es un AISLANTE TÉRMICO ¿Y por qué te quemas si calientas una varilla de cobre y no te quemas con un palito de madera? Cobre: conductor térmico Madera: aislante térmico

26. CONDUCCIÓN Los conductores térmicos son aquellas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica. Cobre: conductor térmico Los aislantes térmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica. Madera: aislante térmico

27. CONDUCCIÓN Equilibrio térmico

28. CONVECCIÓN Los convección es el proceso por el que se transfiere energía térmica de un punto a otro de un fluido (líquido o gas) por el movimiento del propio fluido. Estas flechas indican las CORRIENTES DE CONVECCIÓN, que es el fluido moviéndose: En la convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia. Equilibrio térmico

29. RADIACIÓN Si pones un termómetro junto a una lámpara, la temperatura se eleva. El aire es muy mal conductor del calor (es bastante aislante en comparación con otras sustancias)… entonces… ¿Cómo ha llegado tan rápido la energía térmica al bulbo del termómetro? … ¿Por el aire?... Experimento 1

30. RADIACIÓN Si se pone un termómetro en el vacío (sin aire) junto a una lámpara, la temperatura se eleva. Esto demuestra que no hace falta aire (materia) para que se transfiera energía térmica. Experimento 2 La radiación es el proceso por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío.

31. RADIACIÓN Pero la Energía Térmica no es la única forma de Radiación que existe… haz click para saber más… Recuerda: no hace falta aire ni otra materia para que una radiación se propague. Por eso nos llega Energía Térmica del Sol: no hay aire, sino vacío, entre nuestro planeta y el Sol.

32. La energía que los cuerpos emiten por radiación se denomina ENERGÍA RADIANTE Espectro de la luz visible LUZ VISIBLE RADIACIONES NO VISIBLES RADIACIONES NO VISIBLES Menos energía Más energía Radiación Ultravioleta Rayos Gamma Radiación Infrarroja Onda larga Onda corta Onda media Radiación de microondas Rayos X Ondas de radio y TV

33. Brasas En un fuego percibimos dos radiaciones: Vemos la luz con nuestros ojos Percibimos el calor (radiación infrarroja) con nuestra piel. Nuestra piel es capaz de percibir ciertas radiaciones infrarrojas como sensación térmica de calor. Con una fotografía infrarroja podemos ver cómo este perro emite calor.

34. Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Una camiseta negra absorbe bastante radiación Radiación reflejada Una camiseta blanca refleja bastante radiación