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1 NOTA: Para cambiar la imagen de esta dispositiva, seleccione la imagen y elimínela. A continuación haga clic en el icono Imágenes en el marcador de posición e inserte su imagen. CALOR Y TEMPERATURA

2 TEMPERATURA Y ENERGÍA CINÉTICA Si pudiéramos mirar el interior de la materia, observaríamos que sus partículas están siempre moviéndose. Este movimiento constante de los átomos y moléculas es una forma de energía, conocida como energía cinética, que es mayor a medida que aumenta la velocidad de movimiento de las partículas.

3 Si en un momento dado medimos la energía cinética promedio de todas las partículas que componen un sólido, líquido o gas, obtendremos su temperatura. A medida que aumenta la energía cinética de las partículas de un cuerpo, su temperatura también lo hace, y viceversa. Simulación

4 ESCALAS TERMOMÉTRICAS La temperatura se mide con el termómetro, y las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Celsius (°C), la Fahrenheit (F) y la Kelvin (K).

5  En el Sistema Internacional de Medidas la unidad de medida de la temperatura es el grado Kelvin (K).  Fuera del ámbito científico la escala más usada es la escala Celsius (ºC), o centígrada.  También se utiliza la escala Fahrenheit (F), pero casi de forma exclusiva en Estados Unidos.

6 CONVERSIÓN DEPARAFÓRMULA CelsiusFahrenheit°F = °C x 1,8 + 32 FahrenheitCelsius°C = (°F - 32)/1,8 CelsiusKelvinK = °C + 273,15 KelvinCelsius°C = K – 273,15

7 DILATACIÓN TÉRMICA EN SÓLIDOS Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta, también lo hace la energía cinética de las partículas y, por lo tanto, los choques entre ellas se vuelven más violentos y se alejan unas de otras. El distanciamiento de las partículas provoca que el cuerpo aumente sus dimensiones. Tal efecto es llamado dilatación térmica.

8 DILATACIÓN LINEAL Cuando un cuerpo muy delgado se dilata, solo se puede apreciar una variación en su longitud, como por ejemplo, un cable. Las deformaciones en el alto y en el ancho son despreciables. En consecuencia, el cable se dilata en una dimensión y se habla de dilatación lineal.

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10 Material Plomo Plata Oro Zinc Aluminio Latón Cobre Hierro Concreto Vidrio

11 EJERCICIO

12 La temperatura y las partículas que forman la materia ¿Cuál de los dos objetos (A o B) posee mayor temperatura? Menor temperaturaMayor temperatura A B El objeto cuyas partículas vibran o se mueven más rápido, posee mayor temperatura.

13 Imagina dos cuerpos (A y B) que inicialmente están: 1)A distinta temperatura. 2)A igual temperatura. ¿Qué ocurrirá con la temperatura de ellos después de un tiempo? ¿Por qué crees tal cosa? 40 °C 10 °C A B 20 °C A B Caso 1 Caso 2

14 ¿Qué es el calor? Primero que nada es energía. Pero no cualquier forma de energía. Es la que se transfiere de un cuerpo que tiene mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura. Por ejemplo, en el dibujo que se muestra, hay transferencia de calor del cuerpo A al B. 40 °C 20 °C Calor A B

15 Cuando los dos cuerpos están a la misma temperatura, no hay transferencia de calor del cuerpo A al B. En este caso se dice que los cuerpos A y B están en equilibrio térmico. Recuerda que el calor no es algo material (como átomos o moléculas) que pasan de un cuerpo a otro. 20 °C A B Como puedes ver, los cuerpos no tienen calor.

16 ¿Qué pasa con la tetera que está al fuego de la cocina? Se transfiere calor del fuego a la tetera y de ésta al agua. También del agua, la tetera y el fuego, al ambiente. Pero, en la práctica, ¿qué es el calor?

17 ¿Qué sucede, en pleno verano, esos días en que “hace mucho calor”? Eso de “hace mucho calor” no es técnicamente correcto. Lo correcto es decir que la temperatura ambiente es muy alta. Si la temperatura ambiente es 30° C, como la de nuestro cuerpo es de 36° C, se transfiere calor desde nosotros hacia el ambiente. Cuando la transferencia de calor es pequeña nos sentimos mal y, para aumentarlo, nos quitamos ropa, extendemos nuestro cuerpo y lo refrescamos con agua y el organismo responde con transpiración. Si la temperatura ambiente es mayor que la de nuestro cuerpo como cuando estamos en la playa al sol en el verano, se transfiere calor desde el ambiente a nuestro cuerpo. Nos sentimos muy acalorados ¿verdad?

18 ¿Qué sucede, en pleno invierno, esos días en que “hace mucho frío”?

19 ¿Qué sucede, en pleno invierno, esos días en que “hace mucho frio”? Decir “hace mucho frío” no es muy preciso. Lo que ocurre es que la temperatura ambiente es baja en comparación con nuestro cuerpo. Si, por ejemplo, la temperatura ambiental fuese 5° C, se propagaría mucho calor desde nuestro cuerpo (que suele estar a 36° C) hacia el ambiente. Cuando esta propagación es muy grande, también nos sentimos molestos, sentimos frío.

20 ¿Qué diferencias hay entre calor y temperatura? TEMPERATURA CALOR Es energía que se transfiere de un objeto a otro. Su unidad de medición es el °C (grados Celsius), entre otros. Su unidad de medición es de energía (joule o calorías). El movimiento de las moléculas se puede medir con un termómetro. No hay un instrumento que lo mida directamente. Los objetos poseen una temperatura porque sus moléculas están en constante movimiento.

21 Los cuerpos A y B tienen cierta temperatura y se está transfiriendo calor de A a B. A transfiere calor a B. A B 50 °C 20 °C Calo r Después de un rato…

22 Los cuerpos A y B tienen la misma temperatura. En este caso no se transfiere calor. ¿Por qué? A B 35°C Los cuerpos alcanzaron la temperatura de equilibrio

23 La cantidad de calor Q recibido o cedido por un cuerpo de masa m que ha sufrido una determinada variación de temperatura ΔT, se calcula como: donde: Q es calor medido en calorías (cal) o en joules (J). c es calor específico del material en (cal/g°C) o en (J/kg°C). m es la masa calentada o enfriada en (gr) o en (kg). ΔT es la variación de temperatura en (°C).

24 La capacidad calórica c es una propiedad de las sustancias y se define como la cantidad de calor necesario para que una unidad de masa de una sustancia aumente su temperatura en un grado. Algunos valores de c son:

25 Ej: Si 30 gr de alcohol (c = 0,535 cal/g°C) varían su temperatura desde 10 °C a 50 °C determine el calor ganado o cedido. Ej: Si 5 kg de cobre (c = 0,385 J/kg°C) varían su temperatura de 40 °C a -5 °C, determine el calor ganado o cedido.

26 ¿CÓMO SE PROPAGA EL CALOR? Existen tres formas en que el calor se puede propagar: por conducción, por convección y por radiación.

27 CONVECCIÓN La fuente de calor aumenta la temperatura del fondo del recipiente y calienta primero las capas inferiores de agua, que se expanden y suben, disminuyendo su temperatura a medida que ascienden. Una vez fría, el agua vuelve a bajar hasta el fondo de la olla, donde es calentada nuevamente. La convección también determina el movimiento de las grandes masas de aire sobre la superficie terrestre, la acción de los vientos, la formación de nubes y las corrientes oceánicas.

28 CONDUCCIÓN El calor se propaga por conducción cuando dos cuerpos sólidos están en contacto directo. El calor de la llama hace que las partículas de la olla se comiencen a mover más intensamente, transmitiendo el calor de una a otra, y así el calor se propaga.

29 RADIACIÓN La radiación es un proceso por el cual fluye calor desde un cuerpo de alta temperatura a un cuerpo de baja temperatura cuando estos se encuentran separados por un espacio que incluso puede ser el vacío.

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31 EQUILIBRIO TÉRMICO Al poner en contacto dos cuerpos de distinta temperatura, se produce una transferencia de energía calórica, desde la de mayor temperatura (cede energía) hacia la de menor temperatura (absorbe energía). Finalmente, se produce el equilibrio térmico, cuando ambos cuerpos se encuentran a igual temperatura. Al poner en contacto dos cuerpos a diferente temperatura se cumple que:

32 Ej: Un recipiente de capacidad térmica despreciable contiene 100[g] de agua a una temperatura de 20[°C]. Al interior del mismo se vierten 200 [g] de agua a 80[°C]. La temperatura final de la mezcla es: