universitario

TECSUP-PFR

Ondas y Calor

Unidad I

TEMPERATURA Y CALOR

Figura 1. En una fábrica de acero, el hierro fundido se calienta a 1500° Celsius
para eliminar impurezas. (YOUNG, 2009)

1.

TEMPERATURA: TERMÓMETROS Y ESCALAS DE TEMPERATURA
En los aspectos cotidianos, la temperatura denota lo caliente o frío que esta un
objeto. Un horno caliente se dice que tiene una temperatura elevada entanto
que un cubo de hielo frío se dice que tiene una temperatura baja.
Muchas propiedades de la materia cambian con la temperatura. Por ejemplo, la
mayor parte de los materiales se expanden cuando se calientan. Una viga de
hierro es mayor cuando está caliente que cuando esta fría; el pavimento y las
aceras de concreto se expanden y se contraen ligeramente de acuerdo con la
temperatura,razón por la que se dejan intersticios a intervalos regulares. La
resistencia eléctrica de la materia cambia con la temperatura. Y también el color
radiado por los objetos, al menos en altas temperaturas: quizá haya observado
que la resistencia de una parrilla eléctrica se pone rojiza cuando se calienta; a
temperaturas elevadas, los sólidos como el hierro se tornan naranja e incluso
blancos; laluz blanca proveniente de una bombilla de luz incandescente ordinaria
tiene su origen en un alambre de tungsteno sumamente caliente.
El termómetro es un instrumento diseñado para medir la temperatura. Existen
muchos tipos de termómetros, pero todos en común se basan en alguna

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propiedad de la materia que cambia con la temperatura. La mayor parte de lostermómetros más comunes e basan en la expansión de un material con un
incremento en la temperatura. El primer termómetro, inventado por Galileo, se
basa en la expansión de un gas. Los termómetros comunes actualmente constan
de un tubo de vidrio hueco lleno con mercurio o alcohol coloreado con tintura
roja. El líquido se expande más que el vidrio cuando se incrementa la
temperatura, de modo queel nivel del líquido se eleva en el tubo. Aunque los
metales también se expanden con la temperatura, el cambio en la longitud de
una varilla de metal, generalmente es demasiado pequeño para poderlo medir en
forma precisa para cambios ordinarios de temperatura. No obstante, puede
construirse un termómetro útil poniendo juntos dos metales distintos cuyos
intervalos de expansión sean diferentes.Cuando aumenta la temperatura, las
distintas cantidades de expansión hacen que la tira bimetálica se doble. Con
frecuencia la tira bimetálica tiene la forma de una espiral, uno de cuyos extremos
esta fijo y el otro unido a una escala. Este tipo de termómetro se usa en los
termómetros comunes para el aire, los termómetros de los hornos y en los
automóviles, como en el ahogador automático comose muestra en la figura 2.

Figura 2. Una tira bimetálica usada en un termómetro. (YOUNG, 2009)

Para definir la temperatura de forma cuantitativa, debe definirse algún tipo de
escala numérica. La más común hoy en día es la escala Celsius, llamada en
ocasiones escala centígrada. En estados Unidos se utiliza también la escala
Fahrenheit. La escala más importante en investigación científicaes la absoluta
o kelvin.
Un modo de definir una escala de temperatura es asignar valores arbitrarios a
dos temperaturas fácilmente reproducibles. Tanto en la escala Celsius como en la
Fahrenheit estos dos puntos son el punto de congelación y el punto de ebullición
del agua ambos a la presión atmosférica. En la escala Celsius, el punto de
congelación del agua corresponde a 0ºC (cero gradoscentígrados) y el de
ebullición a 100ºC. En la escala Fahrenheit el punto de congelación se define
como 32ºF y el de ebullición como 212ºF. Un termómetro práctico se calibra
colocándolo en ambientes preparados con sumo cuidado en cada una de estas
dos temperaturas y marcando la posición del mercurio o aguja. Para una escala
Celsius, la distancia entre las dos marcas se divide en cien...