Calor y temperatura



Trabajo de investigación N°1:

“Calor y Temperatura.”






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Introducción:Este presente informe tiene como objetivo:


Describir investigaciones científicas clásicas
Reconocer la utilidad del método científico en las investigaciones.
Comprender y analizar los experimentos realizados por diversos científicos que llevan a la comprensión del calor y la temperatura.


Para esto veremos 3 temas a tratar los cuales son: ley del cero absoluto, experimento de Jouley la ley de enfriamiento de Newton.
Para adentrarse en el tema podemos ver que la ley del cero absoluto creada por Lord Kelvin nos propone una temperatura teórica la cual es la más baja posible en la cual las moléculas de un cuerpo dejan de moverse de manera que existe una ausencia total de calor.
Mientras tanto el experimento de Joule nos propone que "La variación de energía interna de unsistema es igual al calor transferido al sistema más el trabajo realizado sobre él." Esto lo obtiene a partir un experimento que luego se detallará en el informe entregado.
Por último la ley de enfriamiento de Newton nos propone en un principio que “La temperatura de un cuerpo cambia a una rapidez que es proporcional a la diferencia de las temperaturas entre el medio externo y el cuerpo”. Newtonse basa estudiando la transferencia de calor para esto realiza experimentos que se detallan a continuación este informe acerca del calor y temperatura.




Ley del cero absoluto.
Al Cero Absoluto se le define como el punto en el que las moléculas de cualquier cuerpo dejan de moverse, y corresponde a una temperatura de -273.16°C. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible yse caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura en que las partículas, según la mecánica clásica, carecen de movimiento; Aquí el nivel de energía es el más bajo posible. No obstante, según la mecánica cuántica, el cero absoluto debe tener una energía residual, llamada energía de punto cero, para poder así cumplir el principio de indeterminación de Heisemberg, Así, 0°K (o lo que eslo mismo,
0°R) corresponden, aproximadamente, a la temperatura de −273,15°C o −459,67°F.2
El cero absoluto sirve de punto de partida tanto para la escala de Kelvin como para la escala de Rankine. En esta escala el 0° (0°K) corresponde aproximadamente a la temperatura de –273.16ºC. Nunca se ha alcanzado tal temperatura ya que estamos impedidos por la tercera ley de la termodinámica. Sinembargo, en la práctica es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos se alcancen temperaturas más bajas. Para bajas temperaturas, todas las capacidades caloríficas se tienden a cero por lo que para cualquier cantidad de calor que por pequeña que sea, que entre al sistema, se tendrá una variación importante en la temperatura pues dT=Q/C. Incluso los rayos cósmicospueden producir una entrada importante de calor. Se a segura que a temperaturas muy próximas al cero absoluto se pueden formar superfluidos, o incluso frágiles moléculas que no existen a mayores temperaturas para su estudio, entre otros fenómenos. Un ejemplo de la imposibilidad a alcanzar el cero absoluto sería la mayor cámara frigorífica actual que sólo alcanza los−271°C. La razón de ello esque las moléculas de la cámara, al llegar a esa temperatura, no tienen energía suficiente para hacer que ésta descienda aún más.
Hasta ahora la temperatura más cercana al cero absoluto ha sido obtenida en laboratorio por científicos del MIT en 2003. Se obtuvo enfriando un gas en un campo magnético hasta medio nanokelvin (5·10−10 K) por encima del cero absoluto.
Lord Kelvin (nace el 26 de...