Temperatura

UNIDAD I
TEMPERATURA Y CALOR

I.1 TEMPERATURA

El concepto de temperatura se origina en las ideas cualitativas de “caliente” y “frío” basadas en el sentido del tacto. La magnitud física que se emplea para medir en términos físicos las sensaciones de caliente y frío se denomina temperatura.

En la vida diaria, la temperatura es una medida que nos muestra que tan caliente o frío esta unobjeto.

La temperatura también se define como la medida de las energías cinéticas de las moléculas de un material.





Si queremos entender qué significa la temperatura a nivel molecular debemos saber que la temperatura es la energía media de las moléculas que componen una sustancia. Los átomos y las moléculas no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango deenergías entre ellas.

En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente. A veces estas moléculas colisionan entre sí. Cuando esto tiene lugar las moléculas que se mueven más deprisa transfieren parte de su energía a las que se mueven más despacio, haciendo que las más rápidas se ralenticen y lasmás lentas se aceleren.

Si ponemos más energía en el sistema, la velocidad media de las moléculas se incrementa, lo que hace que se produzca energía térmica o calor. Por lo tanto, temperaturas altas corresponden a sustancias que tienen un movimiento medio molecular mayor. Nosotros, por supuesto, no podemos sentir ni medir el movimiento de cada molécula, solo el movimiento medio de todas ellas.En un objeto frío las moléculas se mueven lentamente y en uno caliente se mueven deprisa. Cuando dos objetos se ponen en contacto sus movimientos moleculares medios se igualan y cuando esto ocurre se dice que han alcanzado equilibrio térmico.

La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos son sus movimientos medios, latemperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño.

Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.

Los cambios de temperatura provocan alteraciones en laspropiedades físicas de los cuerpos sobre los que actúan. Las cualidades de los cuerpos que se alteran con la temperatura se denominan magnitudes termométricas, algunas de las cuales son:

1) La mayor parte de los materiales se expande (dilata) cuando se calientan (el agua lo hace entre 0 °C y 4 °C) y se contraen si se enfrían.

EJEMPLO: Las carreteras, las banquetas de concreto y las vías del trense expanden y se contraen ligeramente ante los cambios de temperatura, razón por la cual se colocan espaciadores a intervalos regulares.

2) La resistencia eléctrica de la materia cambia cuando cambia la temperatura.

EJEMPLO: La resistencia eléctrica de los conductores aumenta, en general, con la temperatura.

3) También lo hace el color irradiado por los objetos.EJEMPLOS: La resistencia de un calentador eléctrico brilla con un color rojo cuando está caliente.
A temperaturas más altas, los sólidos como el hierro brillan con un color anaranjado o hasta blanco.
La luz blanca de una bombilla ordinaria incandescente proviene de un alambre de Tungsteno extremadamente caliente.







I.2 ESCALAS CELSIUS – FAHRENHEIT – KELVIN

El instrumentoque se usa para medir la temperatura se llama termómetro. Hay muchos tipos de termómetros, pero su funcionamiento siempre depende de alguna propiedad de la materia que cambia al cambiar la temperatura. En un termómetro común, cuando el sistema se calienta, el líquido (usualmente mercurio o etanol) se expande y sube en el tubo.

A principios del siglo XVIII, Gabriel Fahrenheit (1686-1736) creó la...