1111 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?.

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:

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.

Aumento de la temperatura Mayor temperaturaMenor temperatura

Recuerda, además, lo que hemos visto estecurso sobre los cuerpos materiales que semueven: t ienen ENERGÍA CINÉTICA

Aumento de la Temperatura Mayor TemperaturaMenor Temperatura

Aumento de la Energía CinéticaMenor E. Cinética Mayor E. Cinética

Como ves, hay una relación entre laTemperatura y el Movimiento de laspartículas (átomos y moléculas) quec o n s t i t u y e n l a s s u s t a n c i a s .

L o q u e l l a m a m o s“ENERGÍA TÉRMICA” es enrealidad la energía cinéticade los átomos y moléculas.

¿Y qué es la Energía Térmica?

2222 La temperatura

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

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.

2222 La temperatura

La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia.

La temperatura se mide con un instrumento

llamado termómetro

TERMÓMETRO

¿Quieres saber cómo funciona un

termómetro?

TERMÓMETRO

¿Sabes qué es la dilatación?

Partículas más separadas, moviéndose más deprisa

Menorvolumen

Aumento de la Temperatura Mayorvolumen

Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA, es decir, aumenta su volumen.La dilatación se debe a que las partículas se separan:

Partículas más juntas

El líquido del termómetro se

dilata y sube por el interior

del tubo

Por eso existen las “juntas de

dilatación”

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.

De mercurio

Digital

De alcohol

Digital

De aguja

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.

Los termómetros clínicos digitalesestán sustituyendo a los de mercurio.

Tienen un sensor que se dilata. La temperatura aparece en una pantalla.

sensor

Sirven para medir la

temperatura del aire.

Hilo de alcohol

Bulbo

Son ideales paratemperaturas extremas, enespecial las temperaturasmuy bajas, pues el punto defusión es muy bajo: -114ºC(a esa temperatura secongela).

El alcohol se usa tintado para facilitar la lectura de temperaturas (el alcohol puro es transparente y no se vería bien).

Los termómetros ambientales digitalesestán sustituyendo a los de alcohol.

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.Anders Celsius

1701-1744

Agua hirviendo100ºC

Fusión del hielo0ºC

Dividamos esto en

cien partes iguales.

Haz clic para saber cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir…

A – 273ºC los átomos y moléculas dejan de moverse por completo.

No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos.

Cero absoluto Por encima de 0 KLas partículas dejan de moverse por completo.

No puede existir una temperatura por debajo de 0 K

Lord Kelvin (1824-1907)

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

3333 Calor y equilibrio térmico

Al cabo de un tiempo el café se habrá 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 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

El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de

mayor temperatura al de menor temperatura,

independientemente de sus tamaños relativos. .Equilibrio térmico

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.

Agua fría El agua ha ganado E. Térmica

Clavo caliente

El clavo se enfría

Vemos evaporarse agua

porque ésta gana energía

térmica

El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en

el sistema internacional su unidad es el julio (J) .

Equilibrio térmico

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

4444 ¿Cómo se transfiere o transmite

el calor?

De tres formas distintas:

4444 ¿Cómo se transfiere o transmite

el calor?

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.

¡Cuidado con

quemarte!. Los

metales son muy

buenos

conductores

térmicos.

4444 ¿Cómo se transfiere o transmite

el calor?

Así se produce la conducción

Los átomos se mueven más deprisa y chocan con los átomos vecinos, transmitiéndoles energía.

La energía térmica se transmite al otro extremo

En la conducción

se transmite

energía térmica,

pero no materia

¿Y por qué te quemas si calientas una varilla

de cobre y no te quemas con un palito

de madera?

Porque la madera es un conductor

térmico muy malo, es decir, es un AISLANTE TÉRMICO

Cada sustancia o material (madera,

metal, cuarzo, agua…) tiene su propia conductividad

térmica.Cobre: conductor térmico

Madera: 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

Los aislantes térmicos son

aquellas

sustancias que

transmiten

lentamente 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

Madera: aislante térmico

Los conductores térmicos son

aquellas

sustancias que

transmiten

rápidamente la

energía térmica.

Equilibrio 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

En la convección

se transmite

energía térmica

mediante el

transporte de

materia.

Equilibrio térmico

Los convecciónes 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:

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

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.

Por eso nos llega Energía Térmica

del Sol: no hay aire, sino vacío,

entre nuestro planeta y el Sol.

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…

LUZ VISIBLE

RADIACIONES NO VISIBLES

RADIACIONES NO VISIBLES

Ondas de radio y TV

Radiación Infrarroja

La energía que los cuerpos emiten por radiación se denomina ENERGÍA RADIANTE

Radiación Ultravioleta

Rayos X

Rayos Gamma

Radiación de microondas

Menos energía Más energía

Onda larga Onda corta

Onda media

Espectro de la luz visible

BrasasVemos la luz con nuestros ojos

Percibimos el calor (radiación infrarroja) con nuestra piel.

En un fuego percibimos dos radiaciones:

Con una fotografía infrarroja podemos ver cómo este perro emite calor.

Nuestra piel es capaz de

percibir ciertas

radiaciones infrarrojas

como sensación térmica de

calor.

Todos los cuerpos absorben radiación, pero también

reflejan parte de ella.

Una camiseta blanca refleja bastante radiación

Radiación reflejada

Una camiseta negra absorbe bastante radiación