1. INDICE 1.- LA ENERGA TRMICA 2.- LA TEMPERATURA 3.- CALOR Y EQUILIBRIO TRMICO 4.- CMO SE TRANSFIERE O TRANSMITE EL CALOR? 5.- EFECTOS DEL CALOR

2. 1.- La energa trmica Experimenta 1. Si pones a calentar un cazo con agua en el fuego, qu pasa con su temperatura?. 2. Si espolvoreas una sustancia finamente pulverizada sobre el agua, qu sucede a medida que esta se calienta?. Qu ocurre con el movimiento de las molculas de agua cuando aumenta su temperatura?. 3. Para comprender mejor qu es el calor y la temperatura, recuerda lo que estudiaste en 1 de E.S.O. sobre la TEORA CINTICA y los Estados de Agregacin de la materia: Las partculas estn muy juntas, unidas, y vibran un poco, pero no se desplazan. Las partculas estn algo separadas, menos unidas, con ms de libertad de movimiento. Las partculas estn muy separadas y no dejan de moverse deprisa. Aumento de la temperatura Mayor temperaturaMenor temperatura 4. Adems, los cuerpos materiales que se mueven: tienen ENERGA CINTICA Aumento de la Temperatura Mayor TemperaturaMenor Temperatura Aumento de la Energa CinticaMenor E. Cintica Mayor E. Cintica Como ves, hay una relacin entre la Temperatura y el Movimiento de las partculas (tomos y molculas) que c o n s t i t u y e n l a s s u s t a n c i a s . 5. L o q u e l l a m a m o s ENERGA TRMICA es en realidad la energa cintica de los tomos y molculas. Y qu es la Energa Trmica? 6. 2.- La temperatura A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el movimiento de las partculas se hace ms evidente. Cuando notamos que algo est a una alta temperatura, en realidad lo que estamos notando es que sus tomos y molculas se mueven ms deprisa. 7. La temperatura La temperatura es la medida de la energa trmica de una sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termmetro TERMMETRO 8. CALOR Y TEMPERATURA La energa trmica es la suma de las energas de todas las partculas de un cuerpo. La temperatura depende de la media de las energas cinticas de las partculas de un cuerpo. Calor= E1+E2+E3+..En Temperatura >Energa cintica media 9. Experiencia: fundamento del termmetro. Podemos observar que al calentar el agua coloreada del recipiente sta sube por la columna. Esta experiencia funciona incluso con el calor de las manos. Agua o alcohol coloreados. 10. Quieres saber cmo funciona un termmetro? TERMMETRO Sabes qu es la dilatacin? 11. Partculas ms separadas, movindose ms deprisa Menor volumen Aumento de la Temperatura Mayor volumen Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA, es decir, aumenta su volumen. La dilatacin se debe a que las partculas se separan: Partculas ms juntas El lquido del termmetro se dilata y sube por el interior del tubo 12. Por eso existen las juntas de dilatacin Juntas de dilatacin Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando refresca se contraen. Con las juntas pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantar ms aos. 13. Dilatacin lineal En la dilatacin lineal, consideramos solamente una dimensin de variacin. Por ejemplo en una barra o un alambre, su dametro es muy pequeo en comparacin con la longitud. La variacin de longitud en este caso depender de la variacin de temperatura (T), ya que a mayor aumento de esta, mayor ser el movimiento de partculas, por lo que se producir una mayor dilatacin 14. Tambin depender de la longitud inicial (L), ya que la dilatacin total es mayor sea la longitud inical de la barra. Por ultimo, la variacin de longitud no es igual para cada material, debido a la diferencia en sus estructuras moleculares. Cada material se caracteriza por lo que se denomina coeficiente de dilatacin lineal () La ecuacin que da cuenta de la variacin de longitud (T) es: 15. L = LO T Variacin de longitud Longitud inicial Coeficiente de dilatacin lineal Variacin de temperatura 16. Dilatacin superficial Si ahora tenemos una lmina, debemos considerar que la variacin de la longitud es en todas direcciones a lo largo de su superficie. Por lo tanto, estamos hablando de una variacin de rea, la cual puede estimarse como el doble dela variacion final. La siguiente ecuacin modela dicha variacin A = AO 2 T Dilatacin superficial Dilatacin inicial Coeficiente de dilatacin lineal Variacin de temperatura 17. Dilatacin volumtrica Si tenemos un volumen en el espacio, tendremos tres dimensiones de dilatacin, por lo que anlogamente a lo anterior, la ecuacin para esta variacin est dada por: V = VO 3 T Variacin volumtrica Variacin volumtrica inicial Coeficiente de dilatacin lineal Variacin de temperatura 18. En el caso de lo slidos, se utiliza el coeficiente 3; pero en un fluido, Se podra hablar de una dilatacin lineal?. Claramente no, los fluidos presentan solo dilatacin volumtrica. El coeficiente de dilatacin volumtrica equivale a 3. 19. De mercurio Digital De alcohol Digital De aguja 20. Sirven para ver si tenemos fiebre. Hilo de mercurio Estrechamiento Bulbo Al enfriarse se rompe el hilo de mercurio por el estrechamiento, mantenindose invariable la lectura (lo que marca). Por eso hay que agitar estos termmetros antes de cada uso. Los termmetros clnicos digitales estn sustituyendo a los de mercurio. Tienen un sensor que se dilata. La temperatura aparece en una pantalla. sensor 21. 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 fusin es muy bajo: -114C (a esa temperatura se congela). El alcohol se usa tintado para facilitar la lectura de temperaturas (el alcohol puro es transparente y no se vera bien). Los termmetros ambientales digitales estn sustituyendo a los de alcohol. 22. Se da el valor 0 a la temperatura de congelacin del agua y el valor 100 a la temperatura de ebullicin del agua (ambas medidas con una presin normal), y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado Celsius. El grado Celsius, denominado tambin grado centgrado, representado como C, es la unidad creada por Anders Celsius. Anders Celsius 1701-1744 Agua hirviendo 100C Fusin del hielo 0C Dividamos esto en cien partes iguales. 23. Haz clic para saber cul puede ser la temperatura ms baja que puede existir A 273C los tomos y molculas dejan de moverse por completo. No puede haber una temperatura ms baja que -273C porque las partculas no pueden vibrar menos. 24. Cero absoluto Por encima de 0 K Las partculas dejan de moverse por completo. No puede existir una temperatura por debajo de 0 K Lord Kelvin (1824-1907) 25. En la escala Kelvin, la temperatura de congelacin del agua es de 273 K, por lo que 0C = 273 K Las divisiones de esta escala son iguales que las de la escala Celsius, por tanto, la temperatura de ebullicin del agua ser: 100C = 373 K De aqu se desprende que: Para convertir grados centgrados en kelvin, hay que sumar 273 T (K) = t (C) + 273 26. Qu es el cero absoluto de temperatura? El cero absoluto de temperatura (0K) es la temperatura ms baja que tericamente se puede alcanzar. En el cero absoluto las partculas del cuerpo o sustancia estn paradas. Esto es, no tienen energa cintica. 0K= -273C. 27. 3.- Calor y equilibrio trmico Al cabo de un tiempo el caf se habr 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 trmico. 28. Cuando dos sistemas o cuerpos en desequilibrio trmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energa trmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio trmico. El calor es la transferencia de energa desde un cuerpo que se halla a mayor temperatura a otro de menor temperatura. Equilibrio trmico 29. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaos relativos. . Equilibrio trmico El calor se transfiere desde el clavo, que est a mayor temperatura, al agua, que est a menor temperatura. Si metes un clavo caliente en mucha agua fra, el clavo se enfra. Esto es porque la energa cintica media (y no la total) de los tomos del clavo es mayor que la de las molculas de agua. Agua fra El agua ha ganado E. Trmica Clavo caliente El clavo se enfra Vemos evaporarse agua porque sta gana energa trmica 30. El calor se mide en unidades de energa. Por tanto, en el sistema internacional su unidad es el julio (J) . Equilibrio trmico Con frecuencia se usan mltiplos del julio, como el Kilojulio (kJ) Otra unidad tradicional (antigua) para medir el calor es la calora (cal) 1 cal = 4,18 J 31. 4.- Cmo se transfiere o transmite el calor? De tres formas distintas: 32. Si calientas una varilla de metal por un extremo, al rato notars cmo se calienta por el extremo opuesto. El proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un slido se denomina conduccin. Cuidado con quemarte!. Los metales son muy buenos conductores trmicos. 33. As se produce la conduccin Los tomos se mueven ms deprisa y chocan con los tomos vecinos, transmitindoles energa. La energa trmica se transmite al otro extremo En la conduccin se transmite energa trmica, pero no materia 34. Y por qu te quemas si calientas una varilla de cobre y no te quemas con un palito de madera? Porque la madera es un conductor trmico muy malo, es decir, es un AISLANTE TRMICO Cada sustancia o material (madera, metal, cuarzo, agua) tiene su propia conductividad trmica. Cobre: conductor trmico Madera: aislante trmico Sustancia Conductividad trmica Plata 0,97 Cobre 0,92 Aluminio 0,49 Acero 0,12 Latn 0,26 Plomo 0,083 Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Hielo 0,004 Vidrio 0,002 35. Los aislantes trmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energa trmica. Sustancia Conductividad trmica Plata 0,97 Cobre 0,92 Aluminio 0,49 Acero 0,12 Latn 0,26 Plomo 0,083 Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Hielo 0,004 Vidrio 0,002 Cobre: conductor trmico Madera: aislante trmico Los conductores trmicos son aquellas sustancias que transmiten rpidamente la energa trmica. 36. Equilibrio trmico Sustancia Conductividad trmica Plata 0,97 Cobre 0,92 Aluminio 0,49 Acero 0,12 Latn 0,26 Plomo 0,083 Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Hielo 0,004 Vidrio 0,002 37. En la conveccin se transmite energa trmica mediante el transporte de materia. Equilibrio trmico La conveccin es el proceso por el que se transfiere energa trmica de un punto a otro de un fluido (lquido o gas) por el movimiento del propio fluido. Estas flechas indican las CORRIENTES DE CONVECCIN, que es el fluido movindose: 38. Si pones un termmetro junto a una lmpara, la temperatura se eleva. El aire es muy mal conductor del calor (es bastante aislante en comparacin con otras sustancias) entonces Cmo ha llegado tan rpido la energa trmica al bulbo del termmetro? Por el aire?... Experimento 1 39. Si se pone un termmetro en el vaco (sin aire) junto a una lmpara, la temperatura se eleva. Esto demuestra que no hace falta aire (materia) para que se transfiera energa trmica. Experimento 2 La radiacin es el proceso por el que los cuerpos emiten energa que puede propagarse por el vaco. 40. Por eso nos llega Energa Trmica del Sol: no hay aire, sino vaco, entre nuestro planeta y el Sol. Recuerda: no hace falta aire ni otra materia para que una radiacin se propague. Pero la Energa Trmica no es la nica forma de Radiacin que existe haz click para saber ms 41. LUZ VISIBLE RADIACIONES NO VISIBLES RADIACIONES NO VISIBLES Ondas de radio y TV Radiacin Infrarroja La energa que los cuerpos emiten por radiacin se denomina ENERGA RADIANTE Radiacin Ultravioleta Rayos X Rayos Gamma Radiacin de microondas Menos energa Ms energa Onda larga Onda corta Onda media Espectro de la luz visible 42. Brasas Vemos la luz con nuestros ojos Percibimos el calor (radiacin infrarroja) con nuestra piel. En un fuego percibimos dos radiaciones: Con una fotografa infrarroja podemos ver cmo este perro emite calor. Nuestra piel es capaz de percibir ciertas radiaciones infrarrojas como sensacin trmica de calor. 43. Todos los cuerpos absorben radiacin, pero tambin reflejan parte de ella. Una camiseta blanca refleja bastante radiacin Radiacin reflejada Una camiseta negra absorbe bastante radiacin 44. PROPAGACIN DEL CALOR CONDUCCI N CONVECCI N RADIACI N PARA LOS SLIDOS PARA LOS FLUIDOS: LIQUIDOS Y GASES SIN QUE EXISTA UN MEDIO MATERIAL CONDUCTORES TRMICOS AISLANTES TRMICOS UTILIDADE S RESUMIENDO 45. 5.- EFECTOS DEL CALOR AUMENTO DE TEMPERATURA DILATACIONES CAMBIOS DE ESTADO 46. DILATACIONES Y CONTRACIONES AUMENTO DISMINUCI N SON VARIACIONES DEL VOLUMEN 47. Los slidos 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 48. Los slidos 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 49. Los lquidos se dilatan al calentarlos? Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar el agua coloreada del recipiente sta sube por la columna. Conclusin: Los lquidos se dilatan con el calor. Agua o alcohol coloreados. 50. Los gases tambin se dilatan al calentarlos Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar suavemente el aire del recipiente de cristal el globo se hincha slo. Conclusin: Los gases se dilatan con el calor. Aire 51. PROGRESIVOS REGRESIVOS