calor y temperatura

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TEMA 3 CALOR Y TEMPERATURA

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Page 1: Calor y temperatura

TEMA 3CALOR Y TEMPERATURA

Page 2: Calor y temperatura

INDICE

1.- LA ENERGÍA TÉRMICA

2.- LA TEMPERATURA

3.- CALOR Y EQUILIBRIO TÉRMICO

4.- ¿CÓMO SE TRANSFIERE O TRANSMITE EL CALOR?

5.- EFECTOS DEL CALOR

Page 3: Calor y temperatura
Page 4: Calor y temperatura

1.- La energía térmica

Experimenta

1. Si pones a calentar un cazo

con agua en el fuego, ¿qué

pasa con su temperatura?.

2. Si espolvoreas una sustancia

finamente pulverizada sobre el

agua, ¿qué sucede a medida

que esta se calienta?.

¿Qué ocurre con el

movimiento de las moléculas

de agua cuando aumenta su

temperatura?.

Page 5: Calor y temperatura

Para comprender mejor qué es el calor y la temperatura,

recuerda lo que estudiaste en 1º de E.S.O. sobre la TEORÍA

CINÉTICA y los Estados de Agregación de la materia:

Las partículas

están muy juntas,

unidas, y vibran

un poco, pero no

se desplazan.

Las partículas están

algo separadas,

menos unidas, con

más de libertad de

movimiento.

Las partículas

están muy

separadas y no

dejan de moverse

deprisa.

Aumento de la temperatura Mayor temperaturaMenor temperatura

Page 6: Calor y temperatura

Además, los cuerpos materiales que se

mueven: t ienen ENERGÍA CINÉTICA

Aumento de la Temperatura Mayor TemperaturaMenor Temperatura

Aumento de la Energía CinéticaMenor E. Cinética Mayor E. Cinética

Como ves, hay una relación entre laTemperatura y el Movimiento de laspartículas (átomos y moléculas) quec o n s t i t u y e n l a s s u s t a n c i a s .

Page 7: Calor y temperatura

L o q u e l l a m a m o s

“ENERGÍA TÉRMICA” es en

realidad la energía cinética

de los átomos y moléculas.

¿Y qué es la Energía Térmica?

Page 8: Calor y temperatura

2.- La temperatura

A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el

movimiento de las partículas se hace más evidente.

Cuando notamos que algo está a una alta temperatura,

en realidad lo que estamos notando es que sus átomos

y moléculas se mueven más deprisa.

Page 9: Calor y temperatura
Page 10: Calor y temperatura
Page 11: Calor y temperatura

La temperatura

La temperatura es

la medida de la

energía térmica de

una sustancia.

La temperatura se mide con un instrumento

llamado termómetro

TERMÓMETRO

Page 12: Calor y temperatura

CALOR Y TEMPERATURA

La energía térmica es la suma de las energías de todas las partículas de un

cuerpo.

La temperatura depende de la media de las energías cinéticasde las partículas de un cuerpo.

Calor= E1+E2+E3+…..En Temperatura >Energía cinética media

Page 13: Calor y temperatura

Experiencia: fundamento del termómetro.

Podemos observar que al calentar el agua coloreada del recipiente ésta sube por la columna.

Esta experiencia funciona incluso con el calor de las manos.

Agua o alcohol coloreados.

Page 14: Calor y temperatura

¿Quieres saber cómo funciona un

termómetro?

TERMÓMETRO

¿Sabes qué es la dilatación?

Page 15: Calor y temperatura

Partículas más

separadas,

moviéndose

más deprisa

Menor

volumen

Aumento de la Temperatura Mayor

volumen

Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA,

es decir, aumenta su volumen.

La dilatación se debe a que las partículas se separan:

Partículas

más juntas

El líquido del

termómetro se

dilata y sube

por el interior

del tubo

Page 16: Calor y temperatura

Por eso existen las “juntas de

dilatación”

Juntas de dilatación

Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando

refresca se contraen.

Con las juntas pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantará más años.

Page 17: Calor y temperatura

De mercurio

Digital

De alcohol

Digital

De aguja

Page 18: Calor y temperatura

Sirven para ver si

tenemos fiebre.

Hilo de mercurio

Estrechamiento

Bulbo

Al enfriarse se rompe el

hilo de mercurio por el

estrechamiento,

manteniéndose

invariable la lectura (lo

que marca). Por eso

hay que agitar estos

termómetros antes de

cada uso.

Los termómetros clínicos digitales

están sustituyendo a los de mercurio.

Tienen un sensor que se dilata. La

temperatura aparece en una pantalla.sensor

Page 19: Calor y temperatura

Sirven para

medir la

temperatura

del aire.

Hilo de alcohol

Bulbo

Son ideales para

temperaturas extremas, en

especial las temperaturas

muy bajas, pues el punto de

fusión es muy bajo: -114ºC

(a esa temperatura se

congela).

El alcohol se usa tintado

para facilitar la lectura de

temperaturas (el alcohol

puro es transparente y no se

vería bien).

Los termómetros ambientales digitales

están sustituyendo a los de alcohol.

Page 20: Calor y temperatura

Se da el valor 0 a la temperatura de

congelación del agua y el valor 100

a la temperatura de ebullición del

agua (ambas medidas con una

presión normal), y dividiendo la

escala resultante en 100 partes

iguales, cada una de ellas definida

como 1 grado Celsius.

El grado Celsius,

denominado también

grado centígrado,

representado como

C, es la unidad

creada por Anders

Celsius.Anders Celsius

1701-1744

Agua hirviendo

100ºC

Fusión del hielo

0ºC

Dividamos esto en

cien partes iguales.

Page 21: Calor y temperatura

Haz clic para saber cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir…

A – 273ºC los

átomos y

moléculas

dejan de

moverse por

completo.

No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos.

Page 22: Calor y temperatura

Cero absoluto Por encima de 0 KLas partículas

dejan de moverse

por completo.

No puede existir

una temperatura

por debajo de 0 K

Lord Kelvin

(1824-1907)

Page 23: Calor y temperatura

En la escala Kelvin, la temperatura

de congelación del agua es de 273 K,

por lo que

0ºC = 273 K

Las divisiones de esta escala son

iguales que las de la escala

Celsius, por tanto, la temperatura

de ebullición del agua será:

100ºC = 373 K

De aquí se desprende que:

Para convertir grados

centígrados en kelvin, hay

que sumar 273

T (K) = t (ºC) + 273

Page 24: Calor y temperatura

¿Qué es el cero absoluto de temperatura?

El cero absoluto de temperatura (0K) es la temperatura más baja que teóricamente se puede alcanzar. En el cero absoluto las partículas del cuerpo o sustancia están paradas. Esto es, no tienen energía cinética.

0K= -273ºC.

Page 25: Calor y temperatura

3.- Calor y equilibrio térmico

Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su

temperatura con la del ambiente.

Cuando dos cuerpos o sistemas a distinta temperatura se

ponen en contacto acaban igualando su temperatura. Se

dice entonces que han alcanzado el equilibrio térmico.

Page 26: Calor y temperatura

Cuando dos sistemas o

cuerpos 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 halla a

mayor temperatura a otro

de menor temperatura.

Equilibrio térmico

Page 27: Calor y temperatura

El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de

mayor temperatura al de menor temperatura,

independientemente de sus tamaños relativos. .Equilibrio térmico

El calor se transfiere desde el clavo, que está a mayor temperatura, al

agua, que está a menor temperatura.

Si metes un clavo caliente en mucha agua fría, el clavo se enfría.

Esto es porque la energía cinética media (y no la total) de los

átomos del clavo es mayor que la de las moléculas de agua.

Agua fría El agua ha ganado E. Térmica

Clavo caliente

El clavo se

enfría

Vemos

evaporarse agua

porque ésta

gana energía

térmica

Page 28: Calor y temperatura
Page 29: Calor y temperatura
Page 30: Calor y temperatura
Page 31: Calor y temperatura

El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en

el sistema internacional su unidad es el julio (J) .

Equilibrio térmico

Con frecuencia se usan múltiplos del julio, como el Kilojulio (kJ)

Otra unidad tradicional (antigua) para

medir el calor es la caloría (cal)

1 cal = 4,18 J

Page 32: Calor y temperatura

4.- ¿Cómo se transfiere o transmite el

calor?

De tres formas distintas:

Page 33: Calor y temperatura

Si calientas una varilla de

metal por un extremo, al rato

notarás cómo se calienta por

el extremo opuesto.

El proceso por el que se

transmite calor de un punto

a otro de un sólido se

denomina conducción.

¡Cuidado con

quemarte!. Los

metales son muy

buenos

conductores

térmicos.

Page 34: Calor y temperatura

Así se produce la conducción

Los átomos se mueven más deprisa y chocan con

los átomos vecinos, transmitiéndoles energía.

La energía térmica se transmite al otro extremo

En la conducción

se transmite

energía térmica,

pero no materia

Page 35: Calor y temperatura

¿Y por qué te quemas si calientas una varilla

de cobre y no te quemas con un palito

de madera?

Porque la madera es un conductor

térmico muy malo, es decir, es un AISLANTE TÉRMICO

Cada sustancia o material (madera,

metal, cuarzo, agua…) tiene su propia conductividad

térmica.

Cobre:

conductor

térmico

Madera:

aislante

térmico

Sustancia Conductividad térmica

Plata 0,97

Cobre 0,92

Aluminio 0,49

Acero 0,12

Latón 0,26

Plomo 0,083

Corcho 0,0001

Ladrillo 0,0015

Madera 0,0002

Hielo 0,004

Vidrio 0,002

Page 36: Calor y temperatura

Los aislantes

térmicos son

aquellas

sustancias que

transmiten

lentamente la

energía térmica.

Sustancia Conductividad térmica

Plata 0,97

Cobre 0,92

Aluminio 0,49

Acero 0,12

Latón 0,26

Plomo 0,083

Corcho 0,0001

Ladrillo 0,0015

Madera 0,0002

Hielo 0,004

Vidrio 0,002

Cobre:

conductor

térmico

Madera:

aislante

térmico

Los conductores

térmicos son

aquellas

sustancias que

transmiten

rápidamente la

energía térmica.

Page 37: Calor y temperatura

Equilibrio térmico

Sustancia Conductividad térmica

Plata 0,97

Cobre 0,92

Aluminio 0,49

Acero 0,12

Latón 0,26

Plomo 0,083

Corcho 0,0001

Ladrillo 0,0015

Madera 0,0002

Hielo 0,004

Vidrio 0,002

Page 38: Calor y temperatura

En la convección

se transmite

energía térmica

mediante el

transporte de

materia.

Equilibrio térmico

La convección

es el proceso por

el que se

transfiere energía

térmica de un

punto a otro de

un fluido (líquido

o gas) por el

movimiento del

propio fluido.

Estas flechas indican las

CORRIENTES DE CONVECCIÓN,

que es el fluido moviéndose:

Page 39: Calor y temperatura

Si pones un termómetro

junto a una lámpara, la

temperatura se eleva.

El aire es muy mal conductor

del calor (es bastante

aislante en comparación con

otras sustancias)…

entonces…

¿Cómo ha llegado tan rápido

la energía térmica al bulbo

del termómetro? … ¿Por el

aire?...

Experimento 1

Page 40: Calor y temperatura

Si se pone un termómetro en

el vacío (sin aire) junto a una

lámpara, la temperatura se

eleva.

Esto demuestra que no hace

falta aire (materia) para que

se transfiera energía térmica.

Experimento 2

La radiación es el

proceso por el que los

cuerpos emiten energía

que puede propagarse

por el vacío.

Page 41: Calor y temperatura

Por eso nos llega

Energía Térmica

del Sol: no hay

aire, sino vacío,

entre nuestro

planeta y el Sol.

Recuerda: no hace

falta aire ni otra

materia para que

una radiación se

propague.

Pero la Energía

Térmica no es la

única forma de

Radiación que

existe… haz click

para saber más…

Page 42: Calor y temperatura

LUZ VISIBLE

RADIACIONES

NO VISIBLES

RADIACIONES

NO VISIBLES

Ondas de

radio y TV

Radiación

Infrarroja

La energía que los cuerpos emiten por radiación se

denomina ENERGÍA RADIANTE

Radiación

Ultravioleta

Rayos X

Rayos

Gamma

Radiación de

microondas

Menos energía Más energía

Onda larga Onda corta

Onda media

Espectro de la luz visible

Page 43: Calor y temperatura

BrasasVemos la luz con

nuestros ojos

Percibimos el

calor (radiación

infrarroja) con

nuestra piel.

En un fuego

percibimos

dos

radiaciones:

Con una fotografía infrarroja

podemos ver cómo este

perro emite calor.

Nuestra piel

es capaz de

percibir

ciertas

radiaciones

infrarrojas

como

sensación

térmica de

calor.

Page 44: Calor y temperatura

Todos los cuerpos absorben radiación, pero también

reflejan parte de ella.

Una

camiseta

blanca

refleja

bastante

radiación

Radiación

reflejada

Una camiseta negra

absorbe bastante

radiación

Page 45: Calor y temperatura
Page 46: Calor y temperatura

VIDEO

Page 47: Calor y temperatura

PROPAGACIÓN DEL CALOR

CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN

PARA LOS SÓLIDOS

PARA LOS FLUIDOS: LIQUIDOS Y GASES

SIN QUE EXISTA UN MEDIO MATERIAL

CONDUCTORES TÉRMICOS AISLANTES TÉRMICOS

UTILIDADES

RESUMIENDO

Page 48: Calor y temperatura

5.- EFECTOS DEL CALOR

AUMENTO DE

TEMPERATURADILATACIONES

CAMBIOS DE

ESTADO

Page 49: Calor y temperatura

DILATACIONES Y CONTRACIONES

AUMENTO

DISMINUCIÓN

SON

VARIACIONES

DEL VOLUMEN

Page 50: Calor y temperatura

¿Los sólidos se dilatan al calentarlos?

Experiencia: Se introduce vapor de agua por el interior de un tubo de hierro. Observa lo que sucede y saca las conclusiones oportunas.

0

vapor

Page 51: Calor y temperatura

¿Los sólidos se dilatan al calentarlos?

Experiencia: Repite la experiencia anterior pero con una barra de cobre en lugar de una barra de hierro. Observa lo que sucede y saca las conclusiones oportunas.

0

vapor

Page 52: Calor y temperatura

¿Los líquidos se dilatan al calentarlos?

Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar el agua coloreada del recipiente ésta sube por la columna.

Conclusión: Los líquidos se dilatan con el calor.

Agua o alcohol coloreados.

Page 53: Calor y temperatura

Los gases también se dilatan al calentarlos

Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar suavemente el aire del recipiente de cristal el globo se hincha sólo.

Conclusión: Los gases se dilatan con el calor.

Aire

Page 54: Calor y temperatura
Page 55: Calor y temperatura
Page 56: Calor y temperatura

PROGRESIVOS REGRESIVOS