TEMPERATURA
La temperatura se define como la energía interna de un cuerpo. Es una magnitud física que mide la energía cinética media de las partículas de un cuerpo y que da origen a las sensaciones de frió y calor, esta magnitud se mide con el termómetro..
para medirlo se usan escalas de temperatura:
-Celsius: fue creada por Anders Celsius en 1742 para su escala de temperatura, asigna el valor de 0°C al agua en proceso de fusión y 100°C al proceso de ebullición, se usa el termómetro para medir la temperatura corporal.
-Fahrenheit: propuesto en 1724 por el físico alemán Daniel Fahrenheit, el cual fue pionero en la fabricación de termómetros de mercurio, el punto de congelación del agua es 32°F y el punto de ebullición es 212°F
-Kelvin: fue creada por William Thomson en el año 1848, establece un punto de cero en el cero absoluto, corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tiene la misma energía térmica posible.
Existen diferentes formulas para pasar de una temperatura a otra
ahora veamos unos ejemplos de como pasar de una temperatura a otra
De Kelvin a Celsius De Kelvin a Fahrenheit
1) Pasar 10°K a °C 5) Pasar -24°K A °F
C= (10°K)-273.15 F=9(-24-273.15) +32
C= -263.15°C 5
De Fahrenheit a Celsius F= 9(-297.15) +32
2) Pasar 98.6°F A °C 5
C= 5(98.6-32)
9 F= - 2.674.35 + 32
C= 5(66.6) 5
9 F= -534.87+32
C= 333
9 F= -502.87°F
C= 37°C
De Celsius a Kelvin De Faherenheit a Kelvin
3) Pasar 30°C a °K 6) Pasar -15°F a °K
K= (30°C)+273.15
K= 5(-15-32)+ 273.15
K= 303.15°K 9
De Celsius a Faherenheit K=5(-47) +273.15
4)Pasar 5°C a °F 9
F= 9(5)+32
5 K=-235 +273.15
F=45+32 9
5
F=9+32 K=-26.1+273.15
F=41°F K= 247.0°K
Ahora explicaremos las leyes de la termo-dinamia:
Primera Ley: dice que la cantidad total de energía del universo siempre es constante y que la energía se transforma fácilmente, la energía no se crea ni se destruye si no que se conserva. Esta ley expresa que cuando un sistema es sometido a un sistema termodinámico el calor cedido sera igual al trabajo recibido por el mismo. La energía térmica se transforma en energía cinética en el motor de un avión.
La Segunda Ley: establece las condiciones en las que se produce la transformación de energía, afirma que el calor fluye de forma natural de un cuerpo caliente a otro frió, pero no al contrario. También nos dice que un sistema aislado con el tiempo va aumentando el desorden(el desorden en física significa entropia, mide la cantidad de energía que se disipa en las continuas transformaciones y que no se puede recuperar).
CALOR
Es una energía que pasa de un cuerpo con mayor temperatura a otro cuya temperatura es mas baja cuando ambos se ponen en contacto.
un cuerpo que absorbe calor aumenta su temperatura, mientras un cuerpo que cede calor disminuye su temperatura.
Cuando se calienta un objeto las partículas se aceleran, el calor es la cantidad total de energía cinética de los átomos, la temperatura mide la energía promedio con que se mueven.
El calor puede propagarse de formas diferentes, en cuerpos sólidos se transmite por conducción, en algunos gases el calor se transmite por radiación.
Ahora para averiguar el calor de un cuerpo debemos saber que es el calor especifico: es la cantidad de calor que se transfiere a un cuerpo para que aumente su Temperatura.
El calor se mide en Joule (J).
Veamos unos ejercicios sobre calor:
Para realiza los ejercicios primero tenemos que saber el valor especifico de diferentes materiales
Ya con la tabla, veamos como es la formula para los ejercicios:
Ahora que ya tenemos la tabla y la formula realicemos unos ejercicios
1) 3Kg de hierro a una temperatura de 29°C elevo su tempratura a 60°C ¿Calcule la cantidad de calor absorbido?
Primero hagamos los datos iniciales m:3KG Tf:60°C Ti: 29°C Hierro:450J/Kg°C
Q=m.c(Tf-Ti)
Ahora reemplazemos
Q=(3Kg)(450J/Kg°C)(60°C-29°C)
Q=(3Kg)(450J/Kg°C)(31°C) AQUÍ PODEMOS CANCELAR UNIDADES CON UNIDADES
Q=1,350J/°C(31°C)
Q=41.850J
2) Calcular la temperatura final de la mezcla de 20Kg de agua que se encuentra a 20°C y 10Kg de Alcohol a una temperatura de 50°C
en este ejercicio tendremos que sacar la temperatura del alcohol y del agua, luego calcularemos la temperatura final de la mezcla con la siguiente formula
Datos iniciales mH20:20kg m:10Kg Tf:50°C Ti:20°C H2O:4186J/Kg°C Alcohol:2400J/Kg°C
Agua Alcohol
Q=m.c(Tf-Ti) Q= (10Kg)(2400J/Kg°C)(30°C)
Q=(20Kg)(4186J/Kg°C)(50°C-20°C) Q=24.000J°C(30°C)
Q=(20Kg)(4186J/Kg°C)(30°C) Q=720.000J
Q=83.720J/°C(30°C)
Q=2.511.600J
ΔQ=Q-Q
=2.511.600-720.000 aquí siempre el valor mayor va de primero =1.791.600 J Este es el calor final
Ahora realizaremos una comparación entre el agua y el hierro para ver quien se calienta primero
aquí podemos observar un esquema, en el cual tenemos un vaso con agua, y un cubo de hierro, los dos tienen una temperatura inicial igual, le colocaremos calor y vamos a observar que pasa
Al exponer el agua y el hierro al calor podemos observar, que el hierro se calienta primero que el agua, debido a que el punto de fusión es mas alto que el agua, la densidad y la fuerza de cohesión de sus moléculas es mayor haciendo que actúen como acumuladores de la temperatura.
Ahora vamos a ver porque el agua se calienta
Las moléculas mas calientes son mas densas y tienden a bajar y crean las corrientes de convención por esta razón el agua se calentara.
Este vídeo nos explica la diferencia entre Temperatura y Calor
Gracias
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