Midiendo Temperatura

Temperatura: Mide la concentración de energía y es aquella propiedad física que permite asegurar si dos o más sistemas están o no en equilibrio térmico (cuando dos cuerpos están a la misma temperatura), esto quiere decir que la temperatura es la magnitud física que mide cuan caliente o cuan frío se encuentra un objeto.

La temperatura se mide en unidades llamadas grados por medio de los termómetros, esto se refiere que para medir la temperatura utilizamos una de las magnitudes que sufre variaciones linealmente a medida que se altera la temperatura.

Temperatura es el promedio de la energía cinética de las moléculas de un cuerpo.

Calor: Es una de las diversas formas en que se manifiesta la energía en el universo. El calor es una forma de energía que tiene su origen en el movimiento de las moléculas de los cuerpos y que se desarrolla por el roce o choque entre las mismas, de tal manera que los fenómenos calóricos son causados por transformaciones de los distintos tipos de energía en energía calórica o por simple transmisión de esta.

Relación entre temperatura y calor: la relación es que la temperatura mide la concentración de energía o de velocidad promedio de las partículas y el calor energía térmica en transito.

Para una mejor explicación de esta relación lo mostraremos con un ejemplo: si ponemos un recipiente con agua representa la cantidad de calor que un cuerpo sede o absorbe en un instante dado, el nivel que esta alcanza representa su temperatura. Si la cantidad de agua, sube el nivel, esto es, si aumenta la cantidad de calor que posee el cuerpo, aumenta también su temperatura.

Otro ejemplo se nota cuando encendemos un fósforo, se logra una alta temperatura pero bajo contenido calórico.

Un a olla con 10 litros de agua tibia tiene baja temperatura y un gran contenido calórico.

La temperatura es independiente de la cantidad de sustancia, el calor en cambio depende de la masa, de la temperatura y del tipo de sustancia.

Q = m c Dt

Estados Térmicos

Son diferentes estados que pasan los cuerpos (caliente, tibio y frío)

Ejemplo de conversación diaria en los cuales se describan estados térmicos:

- Paula, hoy en la mañana hacía mucho frío.

- Si Andrea casi me congelo de frío.

- Andrea cuidado con tus pies ya que el guatero esta muy caliente.

- ¡Paula estas ardiendo en fiebre!

- ¡Ay! Andrea la sopa esta muy caliente.

- Paula, apúrate la leche sé esta entibiando.

¿Es posible utilizar la sensibilidad térmica de nuestras manos para diferenciar correctamente estados térmicos?

No, porque nuestras sensaciones son subjetivas o sea dependen de las personas, si está con fiebre sentirá todas las cosas más frías y si tiene las manos heladas sentirá las mismas cosas más calientes.

Por ejemplo:

Mano 1 M.1 y M.2 Mano 2

Frío Tibio Caliente

Caliente frío

Al poner las manos, inicialmente, en distintos estados térmicos y después introducir ambas, al mismo estado térmico, cada una percibe una sensación distinta.

Variables Termométricas

Son magnitudes que cambian según los cambios del calor.

a) Longitud de una varilla de metal:

Frío

varilla de metal Calor

Temp. ambiente

Lo que le ocurre en la opción A, e que la varilla de metal, al estar en lugar frío (por ejemplo meterla dentro del refrigerador) se acorta, mientras que lo que ocurre en la opción B es que al estar en un lugar caliente (dentro del horno) se alarga un poco.

b) Presión de un gas a volumen constante:

gas Hg gas gas

A temperatura ambiente lugar frío lugar caliente

La figura A, esta mostrando, que el gas, a una temperatura ambiente, tiene la misma presión que la presión atmosférica, mientras que la figura B, muestra que en un lugar frío, las moléculas del gas ejercen menos presión, por esto la rama del manómetro está desplazada hacia el gas, debido a que en este caso, la presión atmosférica es mayor y por ultimo la figura C muestra la situación contraria, en un lugar caliente que la presión del gas es mayor, y se demuestra por el desplazamiento de la columna de mercurio en el sentido contrario al anterior.

c) Resistencia Eléctrica, de un conductor:

Una propiedad de los conductores de la corriente es el grado de oposición a ella, o sea la resistencia a la electricidad.

Esto puede aprovecharse para construir un termómetro basada en la relación:

“A mayor temperatura; mayor resistencia eléctrica”.

(excepto el carbono)

D) Longitud de una columna de mercurio: (termómetro)

A B C

Temperatura ambiente Frío Caliente

La figura A muestra, que el termómetro al encontrarse en un lugar a cierta temperatura ambiente, el mercurio tendrá una determinada altura, mientras en la figura B, la altura de la columna de mercurio baja, ya que se encuentra en un lugar frío, en cambio la figura C, la altura sube, ya que se encuentra en un lugar caliente.

Experimento 1:

Objetivo:

Indagar sobre las limitaciones de la percepción térmica de las manos.

Materiales:

3 tazas para té

Agua caliente, tibia y fría.

2 cubos de hielo

Procedimiento:

1- En una de las tazas, pon agua caliente, como la que usas en invierno para bañarte; en la otra, agua tibia y en la tercera, agua fría, tal como sale de la llave y algunos trozos de hielo. Las tazas deben contener la misma cantidad de agua y estar dispuestas en el orden fría, tibia y caliente.

2- Introduce, simultáneamente, dos dedos de una mano a la taza con agua caliente y dos dedos de la otra mano a la que contiene agua fría.

3- Ahora introduce los mismos cuatro dedos a la traza con agua tibia, rápida y simultáneamente.

4- Repite las operaciones de los puntos dos y tres, pero secándote los dedos ante de introducirlos al agua tibia.

Análisis:

1- ¿Experimentas igual sensación en ambas manos?

No porque los dedos del agua helada tarda en sentir la sensación de calor y los del agua caliente llega más rápido la sensación.

2- ¿Qué concluyen ahora después de haberse secado los dedos?

Al acércanos las manos llega más rápido la sensación por habernos secado las manos antes ya que el paño nos sirve como aislante del calor.

3- Con una misma mano toca un cuerpo de madera y después otro de metal, ambos en contacto, por ejemplo una mesa con partes de madera y de metal.

a) ¿Detectas igual sensación térmica?

No detecto igual sensación térmica ya que el metal es un buen conductor de calor y me quita el calor de mi cuerpo, dando la sensación de frío, en cambio la madera no es un buen conductor del calor, no me quita calor de mi cuerpo por lo tanto no siento frío.

b) En que otras situaciones de la vida diaria has experimentado sensaciones térmicas.

Cuando uno camina sin zapato arriba de una baldosa y arriba de una alfombra, aunque estén las dos a la misma temperatura la baldosa esta más fría que la alfombra ya que la baldosa es un buen conductor del calor y por esto sentimos frío.

Escalas de temperatura

Una graduación de mercurio cuando se dilata para distintos estados térmicos.

Existen tres tipos de escalas de temperatura:

a) Escala de Celsius: Celsius construyo un termómetro basándose en la propiedad de dilatación del mercurio con la temperatura y fijo como puntos extremos el 0 para la fusión del hielo y el 100 para la ebullición del agua a nivel del mar.

100

0 Escala Celcius

b) Escala de Fahrenheit: Encontró un estado térmico más frío que la solidificación del agua consistió en una mezcla de sal (cloruro de amonio) con agua y ese punto coloco el 0. Al hervir esta mezcla también alcanza un valor superior a los 100 ° C.

Al establecer la correspondencia entre ambas escalas, se obtiene.

°C °F

100 212

100° C. Tc Tf 180 grados Fahrenheit