jueves, 27 de abril de 2023

Temperatura.

TEMPERATURA

De acuerdo al estudio de Arenas (2020), citando a Maxwell y Rayleigh, quienes proponen la definición de temperatura con una gran profundidad y la base de la termometría. La definición de temperatura se refiere al estado térmico de un cuerpo en términos de su capacidad para transferir calor a otros cuerpos. Si dos cuerpos están en contacto térmico y uno pierde calor mientras el otro lo gana, se dice que el cuerpo que pierde calor tiene una temperatura más alta que el que lo gana. Si ninguno pierde ni gana calor, entonces están en equilibrio térmico y tienen la misma temperatura. De acuerdo con la ley de las temperaturas iguales, los cuerpos que tienen la misma temperatura que otro cuerpo también tienen la misma temperatura entre sí.

    

ESCALAS DE TEMPERATURA:

  • Escala Centígrado o Celsius °C:


    Imagen 1
    Anders Celsius.

    El astrónomo sueco Andrés Celsius quien propuso esta escala de temperatura, Se denomina 0 grado a la temperatura de fusión del hielo a la presión normal y 100 grados a la ebullición del agua, el intervalo entre los 2 puntos se divide en cien partes iguales, puede continuarse graduando por encima y por debajo de los puntos fijos. El intervalo comprendido entre dos líneas se denomina un grado celsius o centígrado, que se escribe 1º C.

     

    Imagen 2
    Escala centígrada

  • Escala Fahranheit °F: 
Imagen 3
Daniel Fahrenheit.

El físico e ingeniero alemán Daniel Fahrenheit diseñó una escala de temperatura en la que se asigna una temperatura de 32ºF al punto de fusión del hielo y 212ºF a la ebullición del agua. La distancia entre estos dos puntos se divide en 180 partes iguales, y se puede continuar la graduación tanto por encima como por debajo de los puntos fijos. Esta escala de Fahrenheit es la más comúnmente utilizada en los Estados Unidos.
  
Imagen 4
Escala Fahranheit.


  • Escala Kelvin K 

     Imagen 5
    William Thomsom.

    William Thomson, un físico matemático británico, propuso esta escala y fue honrado con el título de Barón Kelvin en reconocimiento a sus contribuciones a la ciencia y la tecnología,esta escala es ampliamente utilizada en trabajos científicos debido a sus características especiales, una de las cuales es su cero absoluto, que es la temperatura más baja posible donde las moléculas y los átomos tienen la menor energía térmica. En la escala Kelvin, el punto de fusión del agua se da a 273 K, mientras que el punto de ebullición se da a 373 K.

     Imagen 6
    Escala Kelvin

  • Escala Reamur: 

                 Imagen 7
                 
    Antoine Ferchault de Réaumur

    Esta escala fue creada por el físico francés René Antoine Ferchault de Réaumur en el siglo XVIII y aunque no es tan ampliamente usada como otras escalas como Celsius o Fahrenheit, todavía se utiliza en algunas áreas de la ciencia y la tecnología, está dividida en 80 partes, correspondiente el 80º a la temperatura de ebullición del agua y 0º a la del hielo en fusión. 

       Imagen 8
      Escala Reamur.

Cabe resaltar que  la variación de 1°C es > a la variación de 1°F ( 100°C cubren el mismo rango de 180°F.) y la magnitud de las diferencias de temperatura de kelvin es la misma en Celsius. (es decir la variación de 1°C corresponde también a una variación de un grado en la escala de kelvin).

Fórmula de Conversión de Temperatura 

Imagen 9 - Conversión de Temperatura 


PROPIEDADES DE LA TEMPERATURA:

Las propiedades de un sistema termodinámico se registran cuando el sistema está en equilibrio y sólo pueden cambiar si el sistema es perturbado por un agente externo. Algunas propiedades termodinámicas que se mantienen constantes durante ciertos procesos se describen con prefijos como iso-, como un proceso isotérmico a temperatura constante, un proceso isobárico a presión constante y un proceso isocórico a volumen constante. También es importante destacar que un ciclo termodinámico implica una serie de procesos que llevan al sistema a una condición de equilibrio en la que todas las propiedades del sistema son iguales a las del estado inicial. Durante el ciclo, el sistema puede intercambiar energía y masa con sus alrededores y tendrá como objetivo una interacción de energía en forma de trabajo y calor.



INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA:

Imagen 9
Termómetros de mercurio - temperaturas comprendidas entre –38º C hasta poco más de 550º C. 




Imagen 10
El termómetro de alcohol etílico- sirve para unos –80º C (temperaturas bajas)




Imagen 11
Termómetro de tolueno alcanza hasta los –80º C. 

Imagen 12
Termómetro de pentano - temperaturas de –200º C.


Imagen 14
Pirómetro- miden altas temperaturas

Calorimetría

CALORIMETRÍA 

De acuerdo con la teoría cinética, que es ampliamente aceptada en la concepción de la naturaleza del calor, éste se produce debido al movimiento de las moléculas. La teoría sostiene que el calor es un concepto estadístico, con un origen mecánico, ya que se deriva de la cantidad de movimiento molecular, y que sólo deja de tener sentido en el cero absoluto. Desde esta perspectiva, el calor se considera una forma de "energía en transferencia", ya que su naturaleza es dinámica.


Fuentes de calor:

 Las fuentes de calor más importantes son:


Imagen 1
Compresión y Fricción (acciones mecánicas).


          Imagen 2
Reacción química- Combustión (combinación de O2 y CO2).
         Imagen 3
Altas temperaturas en el interior de la tierra.

   Imagen 4
El sol- Fuente principal de energía.
   Imagen 5
Cambios moleculares- evaporación.
 
 
                                                         Imagen 6
                                                        Corriente eléctrica.
Efectos del calor:

Los efectos que produce el calor pueden expresarse por:

1) Cambio de volumen.

2) Cambio de temperatura.

3) Cambio en la configuración molecular o estructura, tal como fusión, vaporización, etc. Además de estos pueden también enumerarse los efectos eléctricos y mecánicos.

Transferencia de Calor:















Estados de la Materia

ESTADOS DE LA MATERIA


Según el estudio de Fernández, et al (2018), la materia se refiere a todo lo que nos rodea, y se define como una sustancia que posee masa y ocupa un espacio determinado. La materia presenta un conjunto de propiedades físicas y químicas que varían según el ordenamiento de las partículas que la componen. En el estado sólido, las partículas presentan un alto nivel de ordenamiento, mientras que en el estado gaseoso hay mayor desorden.

Así mismo, señalan que los cambios de estado se producen cuando se suministra o se elimina energía de la sustancia, y existen dos tipos de cambios: progresivos y regresivos.

  1. Cambios Progresivos: Ocurren cuando se le suministra energía térmica a la sustancia, y se caracterizan por los siguientes tipos de cambio:

 · Fusión: Es el paso de una sustancia en estado sólido a estado líquido al suministrarle energía térmica

· Vaporización: es el paso de una sustancia en estado líquido a estado gaseoso al aplicarle energía térmica

· Sublimación: es el paso en el cual las moléculas pasan directamente de sólido a gas

      2. Cambios Regresivos: se distinguen por cuando se producen las sustancias que se enfrían. Estos              cambios incluyen:

· Condensación: es el cambio de estado gaseoso al estado líquido. Ocurre una molécula choca con la superficie del líquido y queda atrapada por las fuerzas intermoleculares del líquido.

 · Solidificación: es el cambio de estado líquido al estado sólido, por el enfriamiento.

 · Sublimación regresiva: el cambio de estado gas al estado sólido de forma directa, sin pasar por estados intermedios, debido al enfriamiento. 









Experimentos

EXPERIMENTOS




Temperatura y Calorimetría:






Cambios de la Materia 

  1. Fusión y Solidificación:


2. Condensación y Evaporación:



3. Sublimación: 


Infografía 













 

Referencias

 REFERENCIAS


Arenas, F. C. (2020). Física universitaria. Córdoba, Argentina, Jorge Sarmiento Editor - Universitas.

https://elibro.net/es/ereader/uniminuto/174517?page=1

Castaño, S. (2020, marzo, 25). Procesos termodinámicos (isobáricos, isométricos, isotérmicos y adiabáticos). [Video]. Youtobe.

https://youtu.be/u6oyzFYde7M

Díaz, N. (2018, octubre,23). Los estados de la materia y sus cambios, sólido, líquido y gaseoso. [Video]. Youtobe.

https://youtu.be/huVPSc9X61E?t=111

Fernández, C., Ortega, I.,& Maestra, V. (2018). Argumentación en el aula: Explicaciones a los fenómenos referentes a los cambios de estado de la materia.

https://hdl.handle.net/10495/19592

 

Jiménez, J. & Gutiérrez, C. (2015). Termodinámica. México D.F, Mexico: Grupo Editorial Patria.

https://elibro.net/es/ereader/uniminuto/39466?page=1

Medina, A. (2021, octubre 19). Práctica 3 Experimentos calorimetría.

https://youtu.be/OmtTZIMEVgc

Oviedo, J. (2021, julio 12). Cambios de estado ¡para niños!.Experimentos sobre fusión y solidificación.[Video]. Youtobe.

https://youtu.be/dkr8KK1uV-k

Oviedo, J. (2021, Septiembre 20). Cambios de estado evaporación y condensación ¡para niños! 2 experimentos. [Video]. Youtobe.

https://youtu.be/b6WVBc58aAg

Oviedo, J. (2022, Noviembre 06). Cambios de estado ¡sublimación! 3 experimentos sencillos para para niños. [Video]. Youtobe.

https://youtu.be/ZiPSpLBiu_4

Rodríguez, E. (2018, febrero, 11).  Conversión de unidades de temperatura (°C, °F y K). [Video]. Youtobe.

https://youtu.be/ZKgbzmBOh7M

Vélez, E. (2021, Junio, 16). ¿Qué es calir?. [Video]. Youtobe.

https://youtu.be/qt5RfnnrKV4

Zapata, J. (2020, abril 27). Transferencia de calor, conducción, convección y radiación. [Video].Youtobe.

https://youtu.be/Z8jCAb3QW7Q

 





Temperatura.

TEMPERATURA De acuerdo al estudio de Arenas (2020), citando a Maxwell y Rayleigh, quienes proponen la definición de temperatura con una gran...