Galileo Galilei creó el primer termómetro, pero solo tenía la capacidad de señalar el frío, tibio y caliente, pero no estaba graduado (no tenia una escala), ya que no decía la cantidad de las variaciones de temperatura. Ya en 1611 Sanctorius, da la idea de un termoscopio con escala.

En la Grecia antigua medían la temperatura en calor y frío, hacían experimentos muy simples, que se pueden considerar como la termometría.

La termodinámica explica cómo se transporta el calor y también cómo se presenta en cantidades variables. Durante este proceso se ve involucrado la temperatura, presión, el volumen de los cuerpos, lo cual permite efectuar algunas aplicaciones en máquinas térmicas e hidráulicas.

En la teoría cinética, el calor es una energía interna de los cuerpos dada a cabo por el movimiento de sus moléculas.

El calor es la energía en tránsito o movimiento de dos cuerpos o sistemas, provenientes de la existencia de diferencia de T° entre ellos.

La temperatura es una magnitud física, que nos indica si el cuerpo esta frio o caliente, debido a la energía cinética que tengan las partículas que le conforman. A mayor energía cinética, mayor es la temperatura.La temperatura también define el estado físico de la materia (solido, liquido o gas). La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro.

Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una sustancia que tenga una propiedad que cambie de manera regular con la temperatura como el mercurio (Hg) dentro de un termómetro de vidrio: al calentarse, se expande; al enfriarse se contrae, lo que se visualiza dependiendo de la escala con el que esté graduado.

Hay diferentes tipos de termómetros, como el que se utiliza para medir la temperatura de un cuerpo (termómetro clínico), que al momento de que las moléculas del cuerpo toquen el mercurio, este tiende a subir.

También existe el pirómetro que se emplea para medir temperaturas muy altas, (arriba de los 100° y debajo de los 0°C).

Con el sentido del tacto puedes saber la diferencia del movimiento de las moléculas de un cubo de hielo y agua hirviendo. Si tocas el cubo de hielo, tendrás una sensación de frío en tu cuerpo, en donde sabrás que el cubo está demasiado helado; en cambio, si acercas tu mano al agua caliente, sentirás el vapor que sale de ella. Al sentir el vapor caliente, sabrás que no es buena idea tocar el agua, ya que te puedes quemar.

La escala Celsius, de simbología °C, es la unidad térmica creada por Anders Celsius en 1742. Esta escala pertenece al SI (Sistema de Internacional de Unidades).

Celsius definió su escala en 1742 considerando las temperaturas de congelación y ebullición del agua, asignándoles originalmente los valores 100 °C y 0 °C respectivamente. 

Esta escala es la más usada cotidianamente, ya que la podemos encontrar en los termómetros clínicos (de mercurio y digitales), en los pirómetros, etc.

La escala Fahrenheit, de simbología °F, fue propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1714.Esta escala estable como las temperaturas de congelación y evaporación del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. Esta escala fue diseñada a partir de la escala Celsius (°C).

El grado Kelvin, de simbología K, es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thompson, Lord Kelvin, en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto 1 en el cero absoluto  (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.

Cada vez que un cuerpo entra en calor, es porque sus partículas están en un movimiento rápido y continuo, lo cual produce un aumento de la temperatura de él. En cambio, si el movimiento de las partículas disminuye, el calor que se obtendrá será menor, y el cambio de temperatura será también menor.

En resumen, dependiendo del calor que tenga el cuerpo, por el movimiento de las partículas, determinara la temperatura de él.

Calor Partículas Temperatura

La temperatura, es una propiedad que expresa el estado de agitación de cada una de las moléculas de un cuerpo.

El equilibrio térmico es cuando dos cuerpos de diferentes temperaturas, llegan a tener la misma, donde el cuerpo con mayor temperatura, le cede al de menor.

• Todos lo líquidos al calentarse sufren una aumento de volumen o dilatación, esta hace posible el funcionamiento de los termómetros, ya que los termómetros por lo general usan el mercurio, y este tiene el punto de ebullición a 356.7 °C y el de congelación a -39°C ya que su punto de aplicación será muy amplio.

-En la escala Fahrenheit, el punto de fusión es a los 32°F y el punto de ebullición es a los 212°F.

-En la escala Celsius, el punto de fusión es a los 0°C y su punto de ebullición es a los 100°C

-En el grado Kelvin, el punto de fusión es a los 273 K y el punto de ebullición es a los 373 K.

En nuestra propia casa o a nuestro alrededor, contamos con aparatos y máquinas que nos ayudan a darnos conformidad de climas, como es el aire acondicionado, usado principalmente en temporada de altas temperaturas, o como la estufa, que se usa cuando hay bajas temperaturas.

También tenemos a los termos, cuya función es mantener la temperatura de un liquido o alimento por un largo tiempo. Esto es posible ya que cuenta con doble pared reflectante, lo que mantiene el calor.

Todos los cuerpos al producir movimiento se dice que tienen calor, un pizarrón, aunque no se mueva tiene una pequeña cantidad de calor, esto es porque toda sustancia sólida tiene movimiento en sus moléculas, y el calor es la energía producida por el movimiento de ellas.

La temperatura es la que determina la dirección en que fluye el calor de un cuerpo a otro, en el momento en que estén en contacto.

La transferencia de calor siempre ocurre de los cuerpos de mayor T° a los de menor T°.

• Durante el transcurso del tiempo varios científicos habían observado que el calor se podía utilizar como una especie de energía mecánica, James Prescott Joule realizó experimentos, en el observó que el agua al ser agitada varias veces sufre un aumento de temperatura.

• Concluyó que la energía mecánica y la energía que provoca las diferencias de temperatura en el agua son equivalentes en cantidad. Generalmente, cuando 4.180 Joule de energía se transfieren a calor, cada gramo de agua eleva su temperatura 1°C es decir se obtiene una caloría; 4.180 joule equivalen a 1 caloría.

El calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 °C se define como una caloría.

JOULE: Todas las formas de energía se miden en joule (J), es la medida mas utilizada en todo lugar. Aunque también se puede utilizar la caloría (cal) para saber el contenido nutricional de cada alimento.

1 Joule = 0.24 cal.

Por lo regular, cada cuerpo al que se le aplique calor, tiende a dilatarse (aumento del volumen), como es en el caso de los cuerpos metálicos.

Pero hay una excepción ante este suceso. En el caso del agua, ésta se dilata al disminuir su temperatura de 4°C a 0°C.

Para que se produzca la dilatación, participa también el concepto de calor específico.

El calor especifico es el calor necesario para elevar la temperatura en un grado centígrado a un gramo de la sustancia seleccionada. Cada material contiene su calor específico, y dependiendo de él, será la capacidad máxima de dilatación ante cierta T°.

Dilatación Lineal: Es aquella en la que predomina la variación en una dimensión del cuerpo, el largo de él. 

Dilatación Superficial: Es aquella en la que predomina la variación en dos dimensiones del cuerpo, el largo y el ancho de él.

Dilatación Volumétrica: Es aquella en la predomina la variación en tres dimensiones del cuerpo, el largo, el ancho y el alto de él.

Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma (toma la forma del recipiente que la contiene) y el presentar propiedades muy específicas son características de los líquidos.

Los gases: No tienen forma ni volumen fijos.En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio de la energía térmica; durante este proceso isotérmico (proceso que absorbe energía para llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la temperatura permanece constante. El "punto de fusión" es la temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para cada sustancia. Cuándo dichas moléculas se moverán en una forma independiente, transformándose en un liquido.

Solidificación: Es la conversión de un líquido a sólido por medio del enfriamiento (exotérmico). El "punto de solidificación" o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico.

Evaporación: En física, la evaporación es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición.

Condensación: Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina solidificación.

Existen máquinas que trabajan con el calor (Máquinas térmicas), como las turbinas o el motor de un tren antiguo, aunque también hoy en día existen trenes que trabajen con vapor, los barcos, etc.

La primera ley de la termodinámica explica que cada vez que se adquiera calor este se convertirá en una forma de energía.

La gasolina es transformada en calor al quemarse, pero no todo ese calor es aprovechado para realizar el movimiento del carro, en el cilindro del pistón se requiere aire para realizar la combustión, los gases calientes son expulsados y salen por el escape, dejándolo al aire libre, de aquí viene la contaminación,

La entropía es la medida de la cantidad de desorden.

La segunda ley de la termodinámica establece que a largo plazo, la entropía siempre aumenta.

EXPLICACIÓN EJEMPLIFICANDO CON EL AUTOMOVIL

El motor de combustión interna de 4 tiempos es llamado así, porque trabaja con una sucesión de cuatro tiempos del pistón en el cilindro.

Primero: el cilindro baja, aspirando una mezcla de aire y combustible del carburador al cilindro a través de la válvula de admisión abierta.

Segundo: la válvula se cierra, el pistón sube comprimiendo el aire y combustible hasta una catorceava parte de su volumen original.

Tercero: una chispa eléctrica procedente de la bujía enciende el vapor comprimido y origina una explosión que empuja el pistón hacia abajo con una carga de varias toneladas. La biela transforma el movimiento de arriba-abajo del pistón en movimiento rotativo del cigüeñal.

Cuarto: la válvula de escape se abre, el pistón vuelve a subí, obliga a salir a los gases del cilindro para preparado para el siguiente tiempo de admisión y el ciclo siguiente.

Proceso completo

• Un refrigerador se encarga de producir una determinada cantidad de enfriamiento. Para ello se auxilia de un gas refrigerante ( amoniaco, freón 12, etc.)

SÓLIDOS

• Se dice que un cuerpo solido está formado por átomos los cuales están unidos y forman moléculas, el cuerpo sólido es rígido, porque tiene una forma propia y puede ser trasladado sin necesidad de usar un recipiente.

FLUIDOSLos fluidos se caracterizan por la adopción de la forma del recipiente en que es metido (en el caso de un liquido), aunque algunos de ellos son indispensables para la vida, como el agua. Los gases también se caracterizan por poseer esta capacidad, ya que ambos tienen sus átomos separados (agua)o muy dispersos (gas).La fluidez permite que los líquidos y los gases puedan pasar por pequeños orificios y dispersarse rápidamente por el espacio en el que estén.

Físico y astrónomo sueco. Profesor de astronomía en la Universidad de Uppsala (1730-1744). Anders Celsius supervisó la construcción del Observatorio de Uppsala, del que fue nombrado director en 1740. En 1733 publicó una colección de 316 observaciones de auroras boreales. En 1736 participó en una expedición a Laponia para medir un arco de meridiano terrestre, lo cual confirmó la teoría de Newton de que la Tierra se achataba en los polos.

Físico holandés de origen polaco. Autor de numerosos inventos, entre los que cabe destacar los termómetros de agua y de mercurio. Su contribución teórica más relevante fue el diseño de la escala termométrica que lleva su nombre, empleando como valor cero de su escala los valores de congelación y ebullición del agua convencional en 32 y 212 grados respectivamente.

Físico y matemático británico, conocido como lord Kelvin.En 1846, a los veintidós años, fue nombrado catedrático de Filosofía natural de la Universidad de Glasgow. En 1847 conoció a Joule en el curso de una reunión científica celebrada en Oxford. Las ideas de Joule sobre la naturaleza del calor ejercieron sobre Kelvin, llevándolo, en 1848, a la creación de una escala termodinámica para la temperatura.

Fue uno de los más notables físicos de su época, conocido fundamentalmente por su investigación en electricidad y termodinámica. Nació el 24 de diciembre de 1818 en Salford, Gran Bretaña. Proveniente de una acomodada familia fabricante de cerveza, Descubrió el Efecto Joule o generación de calor al paso de una corriente eléctrica, y también enunció la Ley de Joule.

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-Libro de física de segundo medio

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