UNIDAD 11 CALOR Y TEMPERATURA

Transcripción

1 UNIDAD 11 CALOR Y TEMPERATURA 1.- La energía térmica Todos cuerpos están formados por partículas (átomos o moléculas) que están en continuo movimiento. Pues bien, hay una energía relacionada con el movimiento de estas partículas, es la Energía Térmica. La Energía Térmica es la energía cinética (relacionada con el movimiento) media de un conjunto muy grande de átomos o moléculas. Esta energía cinética media depende de la temperatura, que a su vez se relaciona con el movimiento de las partículas que constituyen las sustancias. Se comprueba que cuanto mayor es la temperatura, mayor el movimiento de las partículas y mayor energía térmica. Actividades 1. De qué están formados todos los cuerpos? 2. Qué es la energía térmica? 3. Completa la siguiente frase: Cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo. el movimiento de sus partículas (.. y.). Por lo tanto también aumentará la. 2.- La temperatura La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia, es decir, nos indica cómo se están moviendo sus partículas (átomos o moléculas). Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. La diferencia entre las dos escalas es que el 0ºC corresponde a 273 K. Como puedes ver cuando utilizamos los grados kelvin no hay que poner el º. En la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ºC) a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 (100 ºC) a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre estas dos temperaturas se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales corresponde a 1 grado. En la escala Kelvin se asignó el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ºC de la escala Celsius. Para convertir ambas temperaturas, tenemos que tener en cuenta que: T (K) = t(ºc) Por ejemplo:

2 Si nos piden calcular la temperatura en kelvin de: - Un vaso de agua que está a 15ºC: 15ºC = 288K - Una taza de chocolate que está a 40 ºC: 40ºC = 313 K Actividades 1. a) Qué mide la temperatura de un cuerpo? b) Está relacionado con las partículas que lo constituyen? De qué forma? 2. Con qué instrumento se mide la temperatura? 3. Explica la escala Celsius y la escala Kelvin de temperaturas. 4. Expresa las siguientes temperaturas en la escala Kelvin 37ºC; 5ºC y 300ºC 3.- Calor y equilibrio térmico Cuando dos cuerpos a distintas temperaturas se ponen en contacto, terminan igualando sus temperaturas. Entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico. Cuando dos sistemas 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 encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos. Unidades de medida del calor El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional su unidad es el julio (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es la caloria (cal). La equivalencia es: 1 cal = 4,184 J ó 1 J = 0,24 cal 4.- Estados de agregación de los sistemas materiales Los sistemas materiales pueden presentar tres estados de agregación: sólido, líquido y gas. Cuando un sistema material cambia de estado de agregación la masa permanece constante pero el volumen cambia. También varía la intensidad de las uniones entre las partículas que constituyen el sistema. Estado de agregación Características Sólido -Incomprensible (no se pueden comprimir). -Tienen forma fija. -Tienen volumen fijo. -No fluyen por sí mismos.

3 Liquido Gas -Tienen volumen fijo. -No tienen forma fija. Forma variable. -Son poco compresibles. -Difunden o fluyen por sí mismos (junto con los gases se denominan fluidos). -Ocupan todo el volumen del recipiente que los contienen. -No tienen forma fija. -Son fácilmente comprensibles. -difunde y tienden a mezclarse con otros gases. 5.- Cambios de Estado El balance entre las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas que componen una sustancia determina que la sustancia se encuentre en uno u otro estado. Modificando convenientemente la presión y la temperatura se puede conseguir que una sustancia pase de un estado de agregación a otro. Fusión: es el paso de una sustancia desde el estado sólido al estado líquido. El proceso inverso, es decir, el paso de una sustancia desde el estado líquido al estado sólido recibe el nombre de Solidificación. Vaporización: es el paso de una sustancia desde el estado líquido al estado gas. Esto puede ocurrir de dos formas posibles: evaporación y ebullición. -La evaporación: es una vaporización lenta que ocurre solo en la superficie libre de los líquidos y a cualquier temperatura. Ejemplo: en un charco a temperatura ambiente. -La ebullición: es una vaporización tumultuosa que se realiza en toda la masa del líquido. Para una presión determinada, cada líquido tiene una temperatura de ebullición. El proceso inverso, es decir, el paso de una sustancia desde el estado gas al estado líquido recibe el nombre de Licuación o condensación. Se realiza desprendimiento de energía mediante calor.

4 Sublimación: es el paso de una sustancia desde el estado sólido al estado gas. El proceso inverso, es decir, el paso de una sustancia desde el estado gas al estado sólido recibe el nombre de Sublimación regresiva. 6. Gráfica de cambio de estado Durante el calentamiento de un sólido se observa que mientras se suministra energía la temperatura de la materia asciende, sin embargo durante el cambio de estado la temperatura permanece constante. Esto es porque durante el cambio de estado la energía aportada es absorbida para romper las uniones entre las partículas y no para aumentar su estado de movimiento. Al representar gráficamente los datos tomados durante el calentamiento se observa lo siguiente: Hay dos periodos en los que la temperatura no varía (LA LINEA ES HORIZONTAL), se está produciendo el cambio de estado. Hay tres periodos en los que la temperatura asciende progresivamente, corresponde al calentamiento de cada uno de los estados

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