1 La energía térmica. Experimenta

Transcripción

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2 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?.

3 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: Menor temperatura Aumento de la temperatura Mayor temperatura 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.

4 Recuerda, además, lo que hemos visto este curso sobre los cuerpos materiales que se mueven: tienen ENERGÍA CINÉTICA Menor Temperatura Aumento de la Temperatura Mayor Temperatura Menor E. Cinética Aumento de la Energía Cinética Como ves, hay una relación entre la Temperatura y el Movimiento de las partículas (átomos y moléculas) 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. Mayor E. Cinética

5 Y qué es la Energía Térmica? 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.

6 2 La temperatura 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. A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el movimiento de las partículas se hace más evidente.

7 2 La temperatura La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro TERMÓMETRO

8 Quieres saber cómo funciona un termómetro? Sabes qué es la dilatación? TERMÓMETRO

9 Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA, es decir, aumenta su volumen. La dilatación se debe a que las partículas se separan: Menor volumen Aumento de la Temperatura El líquido del termómetro se dilata y sube por el interior del tubo Mayor volumen Partículas más juntas Partículas más separadas, moviéndose más deprisa

10 Juntas de dilatación Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando refresca se contraen. Por eso existen las juntas de dilatación Con las juntas pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantará más años.

11 De alcohol De mercurio Digital Digital De aguja

12 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. sensor Los termómetros clínicos digitales están sustituyendo a los de mercurio. Tienen un sensor que se dilata. La temperatura aparece en una pantalla.

13 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). Sirven para medir la temperatura del aire. Hilo de alcohol 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. Bulbo

14 Anders Celsius Dividamos El grado Celsius, Agua hirviendo denominado esto también 100ºC grado cien centígrado, representado partes como C, iguales. la unidad creada por Anders Celsius. Fusión del hielo 0ºC 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.

15 Haz clic para saber cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos. A 273ºC los átomos y moléculas dejan de moverse por completo.

16 Cero absoluto Por encima de 0 K Las partículas dejan de moverse por completo. No puede existir una temperatura por debajo de 0 K Lord Kelvin ( )

17 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

18 3 Calor y equilibrio térmico 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. Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su temperatura con la del ambiente.

19 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

20 Clavo caliente Vemos evaporarse agua porque ésta gana energía térmica El clavo se enfría Agua fría El agua ha ganado E. Térmica 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. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos.. Equilibrio térmico

21 El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el sistema internacional su unidad es el julio (J). 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 = 4,184 J Equilibrio térmico

22 4 Cómo se transfiere o transmite el calor? De tres formas distintas:

23 4 Cómo se transfiere o transmite el calor? Cuidado con quemarte!. Los metales son muy buenos conductores térmicos. 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.

24 4 Cómo se transfiere o transmite el calor? En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia Los átomos se mueven más deprisa y chocan con los átomos vecinos, transmitiéndoles energía. La energía térmica se transmite al otro extremo Así se produce la conducción

25 Sustancia Conductividad térmica Y por qué te quemas Plata si calientas 0,97 una varilla Cobre de cobre 0,92 y no te quemas con un palito Aluminio 0,49 de madera? Acero 0,12 Latón 0,26 Plomo 0,083 Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Hielo 0,004 Vidrio 0,002 Cada sustancia o material Porque (madera, la madera es metal, cuarzo, un conductor agua ) tiene térmico su propia muy malo, es conductividad decir, es un térmica. AISLANTE Cobre: TÉRMICO conductor térmico Madera: aislante térmico

26 Sustancia Plata 0,97 Cobre 0,92 Aluminio 0,49 Acero 0,12 Latón 0,26 Plomo 0,083 Conductividad térmica 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. Los aislantes térmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica.

27 Sustancia Plata 0,97 Cobre 0,92 Aluminio 0,49 Acero 0,12 Latón 0,26 Plomo 0,083 Conductividad térmica Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Hielo 0,004 Vidrio Equilibrio 0,002 térmico

28 Estas flechas indican las CORRIENTES DE CONVECCIÓN, que es el fluido moviéndose: Equilibrio térmico Los 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. En la convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia.

29 Experimento 1 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?...

30 Experimento 2 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. La radiación es el proceso por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío.

31 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 Por eso nos llega Energía Térmica del Sol: no hay aire, sino vacío, entre nuestro planeta y el Sol.

32 La energía que los cuerpos emiten por radiación se denomina ENERGÍA RADIANTE Espectro de la luz visible LUZ VISIBLE RADIACIONES NO VISIBLES RADIACIONES NO VISIBLES Menos energía Más energía Onda larga Onda corta Onda media Ondas de radio y TV Radiación de microondas Radiación Infrarroja Radiación Ultravioleta Rayos X Rayos Gamma

33 Brasas En un fuego percibimos dos radiaciones: Vemos la luz con nuestros ojos Percibimos el calor (radiación infrarroja) con nuestra piel. Nuestra piel es capaz de percibir ciertas radiaciones infrarrojas como sensación térmica de calor. Con una fotografía infrarroja podemos ver cómo este perro emite calor.

34 Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Una camiseta negra absorbe bastante radiación Radiación reflejada Una camiseta blanca refleja bastante radiación