Temperatura

TEMPERATURA

El concepto de temperatura se origina en las ideas cualitativas de "caliente" y "frío" basadas en el sentido del tacto. Un cuerpo que se siente caliente suele tener una temperatura más alta que un cuerpo similar que se siente frío. Esto es un tanto vago y los sentidos pueden engañarse. Sin embargo, muchas propiedades de la materia que podemos medir dependen de la temperatura. Lalongitud de una barra de metal, la presión de vapor en una caldera, la capacidad de un alambre para conducir corriente eléctrica y el color de un objeto brillante muy caliente; todo esto depende de la temperatura.
La temperatura también se relaciona con las energías cinéticas de las moléculas de un material. En general, esta relación es muy compleja, por 10 que no es un buen punto de partida paradefinir la temperatura. En el capítulo 18 examinaremos la relación entre la temperatura y la energía del movimiento molecular para un gas ideal. Sin embargo, es importante entender que la temperatura y el calor pueden definirse independientemente de cualquier imagen molecular detallada. En esta sección desarrollaremos una definición macroscópica de la temperatura.

ESCALAS DE TEMPERATURAS
Escalade temperatura Celsius (antes llamada centígrada). La temperatura Celsius para un estado más fría que el agua en el momento de congelarse es un número negativo. La escala Celsius se usa, tanto en la vida cotidiana como en la ciencia y la industria, en casi todo el mundo.

Escala de temperatura Fahrenheit, aún usada en la vida cotidiana en Estados Unidos, la temperatura de congelación del aguaes de 32°F (32 grados Fahrenheit) y la de ebullición es de 212°f, ambas a presión annosférica estándar. Hay 180 grados entre la congelación y la ebullición, en vez de 100 como en la escala Celsius.
Escala de temperatura Kelvin, así llamada por el físico inglés Lord Kelvin (1824 1907). Las unidades tienen el mismo tamaño que las de la escala Celsius, pero el cero se desplaza de modo que OK =-273.15°C y 273.15 K = O°C
Escala de temperatura absoluta y su cero (T = OK = -273.15°C, la temperatura en que p = O en la ecuación (17.5») se llama cero absoluto. En el cero absoluto, un sistema de moléculas (una cantidad de gas, liquido o sólido) tiene su energía total (cinética + potencial) mínima posible; sin embargo, por efectos cuánticos, no es correcto decir que todos los movimientos molecularescesan.

EJEMPLO:
1) Imagine que coloca un trozo de hielo en la boca. En algún momento, toda el agua pasa de hielo a TI = 32.00°F a la temperatura corporal T2 = 98.60°f. Exprese estas temperaturas como °C y K., y calcule ∆T = T2 - T1 en ambos casos.
SOLUCIÓN:
Primero calculamos las temperaturas Celsius. Sabernos que T1 = 32.00°F =0.00°C, y 98.6O°F es 98.60 - 32.00 = 66.60 °F por arriba dela congelación; multiplicamos esto por (5 °C/9 °F) para obtener 37.00 °C por arriba de la congelación, o sea, T1 = 37.00°C.
Para obtener las temperaturas Kelvin, sumamos 273.15 a las temperaturas Celsius: TI = 273.15 K y T2 = 310.15 K. La temperatura "normal" del cuerpo es 37.0°C. pero si su doctor le dice que su temperatura es 310 K., no se asuste.
La diferencia de temperatura ∆T = T2 – T1 es37.00 °C = 37.00 K.

EXPANSIÓN LINEAL
Suponga que una varilla de material tiene longitud Lo a una temperatura inicial To. Si la temperatura cambia en t1T, la longitud cambia en M. Se observa experimentalmente que, si 6.T no es muy grande (digamos, menos de 100 Ca), M es directamente proporcional a 6.T. Si dos varillas del mismo material tienen el mismo cambio de temperarura, pero una es dosveces más larga que la otm, su cambio de longitud también será del doble. Por tanto, M también debe set proporcional a Lo.
Si introducimos una constante de proporcionalidad a (diferente para cada material), podremos expresar estas relaciones en una ecuación:
EJEMPLO:
1) Un evaluador usa una cinta métrica de acero que tiene exactamente 50.000 m de longitud a 20°C. ¿Qué longitud tiene en un...