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 la radiación, 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 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 

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:

• 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:

Radiación no Ionizante

Radiación Ionizante
Los campos electromagnéticos
Las radiaciones ópticas

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

Tipos de convección:
  

• Convección forzada
•  Convección libre

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

 

 Leyes de Charles, Boyle y Gay Lussac:

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 Boyle;

La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre si a temperatura constante.

Ley de Gay Lussac;

La ley de Gas Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante.

 

Constante Universal de los gases:

 

 

Ecuacion del estado gaseoso y gases ideales: 

    Es un gas hipotético que permite hacer consideraciones  prácticas que facilitan  los cálculos matemáticos. Se caracteriza por sus moléculas están más separadas unas de otras, razón por la cual carece de forma. 

   ocupan un volumen del recipiente que lo contiene y sumamente posibles debido a la mínima fuerza de cohesión entre sus moléculas.  

   Se le supone contenido a un número de moléculas, por tanto, su densidad es baja y su atracción intermolecular es nula. 

    En un gas ideal el volumen es ocupado por sus moléculas es mínimo en comparación con el volumen total por este motivo no existe atracción entre moléculas.

ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES

      Partiendo de la ecuación de estado:

        

Tenemos que:

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.