El calor y la temperatura

Presentación del tema: "El calor y la temperatura"— Transcripción de la presentación:

1 El calor y la temperatura
I.E.S. Suel - Fuengirola Ciencias de la Naturaleza El calor y la temperatura

2 1 La energía térmica

3 Aumento de la temperatura
Para comprender mejor qué es el calor y la temperatura, recuerda lo que estudiamos sobre la TEORÍA CINÉTICA y los Estados de Agregación de la materia: Aumento de la temperatura Menor temperatura Mayor temperatura Estado sólido Estado líquido Estado gaseoso 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 Aumento de la Temperatura Aumento de la Energía Cinética
Recuerda, además, lo que hemos estudiado en el tema anterior sobre los cuerpos materiales que se mueven: tienen ENERGÍA CINÉTICA Aumento de la Temperatura Menor Temperatura Mayor Temperatura Aumento de la Energía Cinética Menor E. Cinética Mayor E. Cinética Como ves, hay una relación entre la Temperatura y el Movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias. Pero, ¡si no las vemos! Aquí tenéis la respuesta .

5 ¿Y qué es la Energía Térmica?
Lo que llamamos “ENERGÍA TÉRMICA” es en realidad la energía cinética de los átomos y moléculas.

6 2 La temperatura: Cómo medirla
¿Son fiables nuestros receptores térmicos? ¿Qué percibimos al meter las dos manos en el agua templada?

7 La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro
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 ¿Cómo funciona un termómetro?
¿Sabes qué es la dilatación? TERMÓMETRO

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

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

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12 Tipos de termómetros Termómetros ambientales Termómetros clínicos
De alcohol De mercurio Digital Digital De aguja

13 Termómetros clínicos de mercurio
Sirven para ver si tenemos fiebre. clínicos de mercurio 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. Hilo de mercurio Estrechamiento Bulbo Los termómetros clínicos digitales están sustituyendo a los de mercurio. Tienen un sensor que se dilata. La temperatura aparece en una pantalla. sensor

14 Termómetros ambientales de alcohol
Sirven para medir la temperatura del aire. de alcohol 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). Hilo de alcohol Bulbo 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.

15 Las escalas de temperatura Escala centígrada o Celsius
Dividamos esto en cien partes iguales. Agua hirviendo 100ºC Fusión del hielo 0ºC Anders Celsius 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. El grado Celsius, denominado también grado centígrado, representado como °C, es la unidad creada por Anders Celsius.

16 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.

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

18 Las escalas de temperatura
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

19 Las escalas de temperatura

20 Las escalas de temperatura
100 180 t(ºF) = 1,8 · t(ºC) + 32

21 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.

22 3 Calor y equilibrio térmico
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

23 ACTIVIDAD_EQUILIBRIO TÉRMICO
energía      equilibrio térmico      la misma temperatura      tamaños o masas mayor temperatura      menor temperatura           transfiere    El calor es la trasferencia de_________ de un sistema o un cuerpo que se halla a ______________ a otro de ___________________ . La transmisión de energía cesa cuando ambos cuerpos o sistemas alcanzan ___________________, es decir, cuando se alcanza el _________________. El calor se _________________ de un cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus _________________

24 ACTIVIDAD_EQUILIBRIO TÉRMICO
           El calor es la trasferencia de energía de un sistema o un cuerpo que se halla a mayor temperatura a otro de menor temperatura. La transmisión de energía cesa cuando ambos cuerpos o sistemas alcanzan la misma temperatura , es decir, cuando se alcanza el equilibrio térmico. El calor se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños o masas.

25 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) . 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

26 de calor suministrada: IGUAL
4 Efectos del calor: Cambios de temperatura Cantidad de calor suministrada: IGUAL ¿Cómo será la temperatura de esta menor masa de agua ? Conclusión: Igual cantidad de calor absorbido => a menor masa mayor aumento de temperatura

27 4 Efectos del calor: Cambios de temperatura
Cantidad de calor suministrada: IGUAL arena m (agua) = m (arena) ¿Cómo será la temperatura de la arena? Conclusión: el aumento de temperatura depende del tipo de material

28 4 Efectos del calor: Dilatación de sólidos

29 4 Efectos del calor: Dilatación de líquidos
Conclusión: Los líquidos se dilatan más que los sólidos

30 4 Efectos del calor: Dilatación de gases
Conclusión: Los gases se dilatan aún más

31 4 Efectos del calor: Cambios de estado Absorción de calor
Pérdida de calor

32 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor?
5 Si coges una barra metálica por un extremo y la calientas por el otro, ¿cómo te llega el calor a ti? ¿Cómo llega el calor de una estufa o de un radiador (que se colocan en el suelo) a la parte alta de la habitación? ¿Cómo te llega el calor de un radiador que está colocado frente a ti? ¿Y el del Sol? Veamos este vídeo: Calor y Temperatura

33 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor?
5 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? De tres formas distintas: CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN

34 5 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? CONDUCCIÓN
Si calientas una varilla de metal por un extremo, al rato notarás cómo se calienta por el extremo opuesto. ¡Cuidado con quemarte!. Los metales son muy buenos conductores térmicos. El proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un sólido se denomina conducción.

35 La energía térmica se transmite al otro extremo
5 ¿Cómo se transfiere o transmite el calor? En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia CONDUCCIÓN 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

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

37 CONDUCCIÓN Los conductores térmicos son aquellas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica. Sustancia Conductividad térmica Plata 0,97 Cobre 0,92 Aluminio 0,49 Acero 0,12 Latón 0,26 Plomo 0,083 Corcho 0,0001 Ladrillo 0,0015 Madera 0,0002 Hielo 0,004 Vidrio 0,002 Cobre: conductor térmico Los aislantes térmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica. Madera: aislante térmico

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

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

40 RADIACIÓN 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?... Experimento 1

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

42 RADIACIÓN Pero la Energía Térmica no es la única forma de Radiación que existe… haz click para saber más… Recuerda: no hace falta aire ni otra materia para que una radiación se propague. Por eso nos llega Energía Térmica del Sol: no hay aire, sino vacío, entre nuestro planeta y el Sol.

43 Menos energía Más energía
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 Radiación Ultravioleta Rayos Gamma Radiación Infrarroja Onda larga Onda corta Onda media Radiación de microondas Rayos X Ondas de radio y TV

44 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.

45 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

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48 ACTIVIDAD_conducción del calor - 1
conducción      convección      corrientes    descendentes      propagarse       radiación      temperatura      El calor puede transmitirse o _______________ por conducción, por convección y por radiación. Cuando servimos sopa caliente en un plato y este aumenta su ___________________; la transferencia de calor ha ocurrido por ____________ . Cuando se forman corrientes ascendentes de agua o aire caliente y ____________ frías _____________, se está produciendo la___________________ . La energía del Sol llega a la Tierra por _______________ .

49 ACTIVIDAD_conducción del calor - 1
                     El calor puede transmitirse o propagarse por conducción, por convección y por radiación. Cuando servimos sopa caliente en un plato y este aumenta su temperatura ; la transferencia de calor ha ocurrido por conducción. Cuando se forman corrientes ascendentes de agua o aire caliente y corrientes _ frías descendentes, se está produciendo la convección. La energía del Sol llega a la Tierra por radiación.

50 ACTIVIDAD_conducción del calor - 2
cinética      conducción      convección      partículas      transfiera      vibración    Para que se ______________energía térmica mediante ______________ no hace falta que se propague la materia (al contrario de lo que ocurre con la ___________________). Cuando hay conducción térmica lo que ocurre es que las ______________________ de un cuerpo o sistema transmiten su energía _____________________ a las partículas de otro cuerpo o sistema, es decir, transmiten su movimiento o _____________________.

51 ACTIVIDAD_conducción del calor - 2
                            Para que se transfiera energía térmica mediante conducción no hace falta que se propague la materia (al contrario de lo que ocurre con la convección ) Cuando hay conducción térmica lo que ocurre es que las partículas de un cuerpo o sistema transmiten su energía cinética a las partículas de otro cuerpo o sistema, es decir, transmiten su movimiento o vibración.

52 ACTIVIDAD_conducción del calor - 3
aislantes      conductividad      madera      metal      metales      térmica    Las distintas sustancias, los distintos materiales, no tienen la misma _____________________térmica. Así, por ejemplo, los ______________ son buenos conductores del calor, mientras que otros materiales como la madera o el corcho son buenos ____________________ térmicos por tener una conductividad _____________________ muy baja. Por eso nos podemos quemar si , como vemos en la imagen, calentamos el extremo de una varilla de _________________________, pero no ocurre lo mismo si la varilla es de __________________________ .

53 ACTIVIDAD_conducción del calor - 3
                         Las distintas sustancias, los distintos materiales, no tienen la misma conductividad térmica. Así, por ejemplo, los metales son buenos conductores del calor, mientras que otros materiales como la madera o el corcho son buenos aislantes térmicos por tener una conductividad térmica muy baja. Por eso nos podemos quemar si calentamos el extremo de una varilla de metal pero no ocurre lo mismo si la varilla es de madera .

54 ACTIVIDAD_conducción del calor - 4
atmósfera      estrella      materia      radiación      térmica      vacío    No hace falta aire ni otra __________________ para que una ________________se propague. Por eso nos llega energía _______________ del Sol. Entre nuestro planeta y la ________________ más cercana a nosotros no hay aire, sino _______________ , (fuera de la ____________ hay vacío).

55 ACTIVIDAD_conducción del calor - 4
             No hace falta aire ni otra materia para que una radiación se propague. Por eso nos llega energía térmica del Sol. Entre nuestro planeta y la estrella más cercana a nosotros no hay aire, sino vacío , (fuera de la atmósfera hay vacío).

56 ACTIVIDAD_conducción del calor - 5
asciende      cercano      fluido masas viento corrientes de convección      desciende                    Si ponemos a calentar un (líquido o gas) por un extremo, se forman _________________________________. La parte más caliente sube y la más fría baja. De este modo se originan los movimientos de las _____________de aire, es decir, el _______________ , ya que cuando el aire_________________ al suelo se calienta ________________ y deja un hueco para el aire frío y más pesado, que ____________________.

57 ACTIVIDAD_conducción del calor - 5
                              Si ponemos a calentar un fluido (líquido o gas) por un extremo, se forman corrientes de convección  La parte más caliente sube y la más fría baja. De este modo se originan los movimientos de las masas de aire, es decir, el viento , ya que cuando el airecercano al suelo se calienta asciende y deja un hueco para el aire frío y más pesado, que desciende