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COMPETENCIAS A DESARROLLARCALOR Y TEMPERATURA
Realizar conversiones de una escala termométrica a otra y comprender el funcionamiento de los diferentes tipos de termómetros.Aplicar los conceptos de dilatación lineal, superficial y volumétrica en diversas situaciones.
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Temperatura y Energía Térmica
La energía Térmica; representa la energía interna total de un objeto: la suma de sus energías moleculares potencial y cinética.
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Cuando dos objetos con diferentes temperaturas se ponen en contacto, se transfiere energía del uno al otro, a este proceso lo llamamos equilibrio térmico.
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Los cambios en la energía térmica no se pueden explicar en simples términos de la mecánica clásica, a esta propiedad la llamamos temperatura
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Ejemplo gráfico
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se define como la transferencia de energía térmica, debido a una diferencia de temperatura.
Calor;
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Ejemplo gráfico para diferenciar Temperatura de energía Térmica
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Medición de la TemperaturaPor lo general la temperatura se mide con cierta cantidad mecánica, óptica o eléctrica que varía con la temperatura.El termómetro; es un dispositivo, que mediante una escala graduada, indica su propia temperatura.
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Para construir un termómetro, es necesario dos requisitos; el primero es una propiedad termométrica X que varía con la temperatura T. si la variación es lineal, podemos escribir:T=kX, donde k es una cosntante de proporcionalidad.
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El segundo requisito, es establecer una escala de temperatura; las primeras escalas se basaron en la selección de puntos fijos superiores e inferiores.Punto Inferior: Punto de congelaciónPunto superior: Punto de Ebullición.
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La Escala de Temperatura.
La escala más usada por los grupos científicos fue la ideada por el sueco Anders Celsius (1701-1744), se originó de forma arbitraria el número cero (0) al punto de congelación y el número 100 al punto de ebullición.
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Relación entre la escala Celsius y escala Fahrenheit
Si relacionamos estas dos escalas, observamos que a 0⁰C y 100⁰C, le corresponden 32⁰F y 212⁰F, respectivamente.
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Realizando la siguiente experiencia, podemos comprobar: 100C⁰=180F⁰ ó 5C⁰=9F⁰
Ecuación o factor de conversión.
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Comparación entre las escalas Fahrenheit y Celsius.
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Aplicando razones y proporciones a la anterior experiencia, tenemos:
180
32
100
0
Fc TT
Al simplificar y resolver para T, tenemos:
ó bien al resolver para TF, tenemos:
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EJEMPLODurante un período de 24 h; un riel de acero cambia de temperatura de 20⁰F por la noche a 70⁰F al medio día. Exprese estos límites de temperatura en grados celsius.
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PLANPrimero hay que reconocer que tales límites constituyen un intervalo de temperatura, no una temperatura específica. Luego determine esos límites en F⁰ y luego convierta en C⁰ tras reconocer que un intervalo de 5C⁰ es el mismo que 9F⁰.
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SOLUCIÓNEl intervalo de temperatura en de F⁰ es:
Para convertir el intervalo a grados Celsius, elegimos el factor de conversión que permite cancelar las unidades Fahrenheit. O sea:
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PARA SUSTENTAR AL DOCENTE
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Una escala de temperatura absoluta tiene el cero absoluto de temperatura como su punto cero. Esta escala fue propuesta por Lord Kelvin (1824-1907). Esta escala ha sido adoptado por el sistema métrico internacional (SI) como la unidad básica para medir la temperatura.
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El intervalo sobre la escala Kelvin representa el mismo cambio de temperatura que el grado Celsius. Por tanto, un intervalo de 5K(se lee: «cinco Kelvins») es exactamente igual a 5C⁰
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La escala Kelvin se relaciona con la escala Celsius mediante la fórmula: