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EDUCACIÓN DE ADULTOSEDUCACIÓN DE ADULTOS

ELEMENTOS SOBRE CALOR Y TEMPERATURAELEMENTOS SOBRE CALOR Y TEMPERATURA

CIENCIAS NATURALESCIENCIAS NATURALES Programa de EstudioPrograma de Estudio Educación BásicaEducación Básica

Profesora:Profesora: CECILIA TOLEDO V.CECILIA TOLEDO V. FONO: 7181208FONO: 7181208 C0RREO: ctoledoC0RREO: [email protected]@usach.cl


CALOR Y TEMPERATURACALOR Y TEMPERATURA

El concepto de temperatura es de El concepto de temperatura es de gran importancia en las ciencias gran importancia en las ciencias tanto físicas como biológicas.tanto físicas como biológicas.

El cuerpo humano puede detectar la El cuerpo humano puede detectar la temperatura de los objetos con los temperatura de los objetos con los cuales se encuentra en contactocuales se encuentra en contacto


calientefrío

http://images.google.cl/imgres?imgurl=www.ahatoro.com/site/horno.jpg&imgrefurl=http://www.ahatoro.com/site/espanol/botella.htm&h=364&w=281&prev=/images%3Fq%3Dhorno%26start%3D20%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26ie%3DUTF-8%26oe%3DUTF-8%26sa%3DN

http://update.firmnet.com/postcard/zentralschweiz/iglu.jpg


Hoy a la 9:00 . Si quiere mover la silla Hoy a la 9:00 . Si quiere mover la silla metálicametálica

¿ de donde la toma?¿ de donde la toma?



una varilla de hierro una varilla de hierro los pavimentos los pavimentos Las propiedades de las sustancias se Las propiedades de las sustancias se

ven alteradas con la temperatura:ven alteradas con la temperatura: una resistencia eléctrica cambia con la una resistencia eléctrica cambia con la

temperatura temperatura el color radiado por los objetos también el color radiado por los objetos también

cambia a altas temperaturas. cambia a altas temperaturas.



LO

LO + ΔL

ΔL

L = LO T , es el coeficiente de dilatación lineal, que es una propiedad de cada material

Los sólidos Los sólidos se dilatan o se dilatan o

contraen contraen con el calorcon el calor


antes

Después de una exposición a una fuente de calor

L 0

LL=L 0 + L

Líquidos expuestos al calor se Líquidos expuestos al calor se dilatan o contraendilatan o contraen


Escala Celcius y FarenheitEscala Celcius y Farenheit

-40

-20

0

20

40

60

80

100200

160

120

80

40

0

-40

98,6

212

32

37 cuerpo humano sano

agua hirviendo a 1atm de presión

fusión del hielo a1atm de presión

ºCºF


F 32 180 9C 100 5

9F C 32

5

0

100

0

212

32

ºF-32=180 ºC=100

ºF ºC


-273

-100

0

100373

310

273

0

37cuerpo humano sano

agua hirviendo a 1atm de presión

fusión del hielo a1atm de presión

ºCºK

-200

cero absolutoebullición del hidrógeno 17

K C 273

Escala absoluta de KelvinEscala absoluta de Kelvin



El agua presenta una “El agua presenta una “anomalíaanomalía” ” entre 0ºC y 4ºC , en ese rango, al entre 0ºC y 4ºC , en ese rango, al aumentar de temperatura, en vez de aumentar de temperatura, en vez de aumentar de volumen éste aumentar de volumen éste disminuye.disminuye.

Esto hace precisamente que la Esto hace precisamente que la mayor densidad del agua, que es de 1 mayor densidad del agua, que es de 1 gr/cmgr/cm33, sea a la temperatura de 4ºC. , sea a la temperatura de 4ºC.


ANOMALIA DEL AGUAANOMALIA DEL AGUA V(cc)

Vo

0 4 tª(°C)


ρ (gr/cm3)

TºC



Este hecho hace que el hielo (agua Este hecho hace que el hielo (agua en estado sólido), sea menos denso en estado sólido), sea menos denso que el agua (la densidad del hielo es que el agua (la densidad del hielo es de 0,92 gr/cmde 0,92 gr/cm33) lo que explica el ) lo que explica el hecho de que el hielo flote en el hecho de que el hielo flote en el aguaagua..



LEY CERO DE LA LEY CERO DE LA TERMODINÁMICATERMODINÁMICA

La temperatura de un sistema es una La temperatura de un sistema es una propiedad física que determina si un propiedad física que determina si un sistema se encuentra o no, en equilibrio sistema se encuentra o no, en equilibrio térmico con otros sistemas y se dice que térmico con otros sistemas y se dice que un sistema está en equilibrio térmico un sistema está en equilibrio térmico cuando las variables que lo describen son cuando las variables que lo describen son las mismas a través de todo el sistema.las mismas a través de todo el sistema.



Podemos decir que Podemos decir que ““ si dos sistemas están en equilibrio si dos sistemas están en equilibrio

térmico con un tercer sistema, térmico con un tercer sistema, entonces ambos están en equilibrio entonces ambos están en equilibrio térmico entre sí “.térmico entre sí “.

Este postulado se le conoce como la ley Este postulado se le conoce como la ley cero de la termodinámicacero de la termodinámica



DEL CALOR Y LA ENERGIADEL CALOR Y LA ENERGIA

Cuando dos sistemas, dos objetos, Cuando dos sistemas, dos objetos, que se encuentran a diferente que se encuentran a diferente temperatura se ponen en contacto temperatura se ponen en contacto térmico, al cabo de cierto tiempo térmico, al cabo de cierto tiempo ambos quedan con igual ambos quedan con igual temperatura.. temperatura..



Este hecho se explicaba en el siglo Este hecho se explicaba en el siglo XVIII con la teoría del calórico, el cual XVIII con la teoría del calórico, el cual se decía que era un fluido invisible e se decía que era un fluido invisible e imponderable llamado calórico que imponderable llamado calórico que fluía desde el que tenía más calórico fluía desde el que tenía más calórico hasta el que tenía menos calórico hasta el que tenía menos calórico hasta alcanzar la misma temperaturahasta alcanzar la misma temperatura



Le correspondió a Benjamín Thompson y a Le correspondió a Benjamín Thompson y a James Joule dar las primeras pruebas que:James Joule dar las primeras pruebas que:

““el calor es la energía transferida el calor es la energía transferida entre dos sistemas y está relacionado entre dos sistemas y está relacionado con la diferencia de temperatura con la diferencia de temperatura entre ellos.”entre ellos.”



Joule llegó a demostrar que la Joule llegó a demostrar que la aparición o desaparición de una aparición o desaparición de una cantidad de calor siempre va cantidad de calor siempre va acompañada de una aparición o acompañada de una aparición o desaparición de energía mecánica.desaparición de energía mecánica.


El trabajo y el calor son las formas como la El trabajo y el calor son las formas como la energía es intercambiada entre un sistema energía es intercambiada entre un sistema y el medio ambiente.. El calor se “pierde” y el medio ambiente.. El calor se “pierde” a través de la piel, de los pulmones por a través de la piel, de los pulmones por evaporación, conducción, por radiación.evaporación, conducción, por radiación.


CALOR Y TEMPERATURACALOR Y TEMPERATURA Como el calor es una forma de energía, sus Como el calor es una forma de energía, sus

unidades pueden ser el Joule, el erg, el kilowatt-unidades pueden ser el Joule, el erg, el kilowatt-hora. También se usa la caloría(cal) , la Btu. ( Se hora. También se usa la caloría(cal) , la Btu. ( Se designa con la letra Q) designa con la letra Q)

1 caloría( cal):1 caloría( cal): es la cantidad de calor que se es la cantidad de calor que se necesita para aumentar la temperatura de 1gr de necesita para aumentar la temperatura de 1gr de agua desde 14,5ºC hasta 15,5ºC.agua desde 14,5ºC hasta 15,5ºC.

1 kilocaloría = 1000 calorías1 kilocaloría = 1000 calorías

Una caloría equivale a 4,18 JouleUna caloría equivale a 4,18 Joule



DEFINICION DE ALGUNOS CONCEPTOSDEFINICION DE ALGUNOS CONCEPTOS

CAPACIDAD CALORICA ( C)CAPACIDAD CALORICA ( C)

Cuando un sistema absorbe calor, Cuando un sistema absorbe calor, puede o no, haber un cambio de puede o no, haber un cambio de temperatura, lo cual depende del temperatura, lo cual depende del tipo de proceso que se esté tipo de proceso que se esté realizando. realizando.


Si durante la absorción de Si durante la absorción de Q Q unidades de unidades de calor un sistema experimenta una calor un sistema experimenta una variación de temperatura variación de temperatura TT, entonces , entonces definimos la capacidad calórica o calorífica definimos la capacidad calórica o calorífica del sistema como:del sistema como:

C = Q/ C = Q/ T Q = C. T Q = C. TT



La capacidad calórica por unidad de masa La capacidad calórica por unidad de masa recibe el nombre de recibe el nombre de CALOR ESPECIFICOCALOR ESPECIFICO (c) (c)

c = C/m , o bien c = C/m , o bien

c = Q/m . c = Q/m . TT

De acuerdo con esta definición, se De acuerdo con esta definición, se

puede expresar la energía calórica entre una puede expresar la energía calórica entre una sustancia de masa m y su entorno como:sustancia de masa m y su entorno como:

Q = m c Q = m c TT



CAMBIOS DE ESTADOCAMBIOS DE ESTADO

LAS SUSTANCIAS PUEDEN EXISTIR EN LAS SUSTANCIAS PUEDEN EXISTIR EN CUALQUIERA DE LOS TRES ESTADOS, ES DECIR, CUALQUIERA DE LOS TRES ESTADOS, ES DECIR, SÓLIDO LÍQUIDO O GASEOSOSÓLIDO LÍQUIDO O GASEOSO DE ACUERDO A DE ACUERDO A CIERTAS CONDICIONES. CIERTAS CONDICIONES.

UNA TRANSICIÓN DE UNA A OTRA ESTADO O UNA TRANSICIÓN DE UNA A OTRA ESTADO O FASE SE LLAMA FASE SE LLAMA

CAMBIO DE FASE O ESTADO..



EN LOS CAMBIOS DE ESTADO O FASE DE LAS EN LOS CAMBIOS DE ESTADO O FASE DE LAS SUSTANCIAS SE PRODUCE UNA ABSORCIÓN O SUSTANCIAS SE PRODUCE UNA ABSORCIÓN O DESPRENDIMIENTO DE CALOR Y GENERALMENTE DESPRENDIMIENTO DE CALOR Y GENERALMENTE DE CAMBIO DE VOLUMEN, PERO NO SE PRODUCE DE CAMBIO DE VOLUMEN, PERO NO SE PRODUCE CAMBIO DE TEMPERATURA. CAMBIO DE TEMPERATURA.

ESTOS CAMBIOS DE ESTADO RECIBEN NOMBRE ESTOS CAMBIOS DE ESTADO RECIBEN NOMBRE ESPECIALESPECIAL



SOLIDO A LÍQUIDO FUSIONSOLIDO A LÍQUIDO FUSION

LÍQUIDO A SOLIDO SOLIDIFICAIONLÍQUIDO A SOLIDO SOLIDIFICAION

LÍQUIDO A GAS VAPORIZACION LÍQUIDO A GAS VAPORIZACION

GAS A LÍQUIDO CONDENSACIONGAS A LÍQUIDO CONDENSACION



Las sustancias puras a una determinada Las sustancias puras a una determinada presión tienen su cambio de fase o estado presión tienen su cambio de fase o estado y se realiza a una determinada y se realiza a una determinada temperatura. temperatura.

Dependiendo del proceso se conocen Dependiendo del proceso se conocen como punto normal de fusión, de como punto normal de fusión, de solidificación de ebullición, de solidificación de ebullición, de condensación.condensación.



CALOR LATENTE O DE TRANSFORMACIÓN CALOR LATENTE O DE TRANSFORMACIÓN

UN CAMBIO DE FASE DE UNA CIERTA SUSTANCIA SE UN CAMBIO DE FASE DE UNA CIERTA SUSTANCIA SE PRODUCE SUMINISTRANDO O QUITANDO ENERGÍA PRODUCE SUMINISTRANDO O QUITANDO ENERGÍA

(CALOR). (CALOR).

..


EL CALOR QUE SE NECESITA ES PROPORCIONAL A EL CALOR QUE SE NECESITA ES PROPORCIONAL A LA MASA DE LA SUSTANCIA LA MASA DE LA SUSTANCIA

EL CALOR REQUERIDO PARA EL CAMBIO DE FASE EL CALOR REQUERIDO PARA EL CAMBIO DE FASE O ESTADO ES:O ESTADO ES:

Q = ML Q = ML

L SE CONOCE COMO CALOR LATENTE O DE L SE CONOCE COMO CALOR LATENTE O DE TRANSFORMACIÓNTRANSFORMACIÓN



El calor latente de fusión del hielo es de El calor latente de fusión del hielo es de 80cal/gr, esto significa que 80cal/gr, esto significa que 1 gr1 gr de hielo de hielo que se encuentra a la temperatura de que se encuentra a la temperatura de fusión, es decir, 0ºC, necesita de 80 fusión, es decir, 0ºC, necesita de 80 calorías para convertirse en 1 gr de agua calorías para convertirse en 1 gr de agua a 0ºC.a 0ºC.


El calor latente de ebullición del agua es El calor latente de ebullición del agua es de 540 cal/gr, esto significa que 1 gr de de 540 cal/gr, esto significa que 1 gr de

agua que está a la temperatura de agua que está a la temperatura de ebullición ( 100º C a 1 atmósfera) necesita ebullición ( 100º C a 1 atmósfera) necesita

de 540 calorías para pasar al estado de de 540 calorías para pasar al estado de vapor de agua a 100ºCvapor de agua a 100ºC

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