Calor y temperatura

TERMODINAMICA |
CALOR Y TEMPERATURA |
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JUAN RODRIGUEZ |
18/05/2010 |
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CALOR Y TEMPERATURA

Mediante el contacto de la epidermis con un objeto se perciben sensaciones de frio o de calor, siendo este muy fuerte si lo que se toca está muy caliente. Los conceptos de calor y frio son totalmente relativos y solo se pueden establecer con relación a un cuerpo de referenciacomo, por ejemplo, la mano del hombre.

Lo que se percibe con más precisión es la temperatura del objeto o, más exacto todavía, la diferencia entre la temperatura del mismo y la de la mano que lo toca. Ahora bien, aunque la sensación experimentada sea tanto más intensa cuanto más elevada sea la temperatura, se trata solo de una apreciación muy poco exacta que no puede considerarse como medida dela temperatura. Para efectuar esta última se utilizan otras propiedades del calor, como la dilatación, cuyos efectos son susceptibles de medirse.

Definición de la temperatura.- Para calcular una temperatura es necesario recurrir a una magnitud física X que varié con ella. Esta debe depender únicamente de la temperatura y proporcionar un solo valor de la misma para cada uno de sus propiosvalores. Aunque los fenómenos de dilatación han sido los primeros que se han estudiado, pueden también utilizarse otras magnitudes, como la presión de vapor saturante de un líquido, la diferencia de potencial de contacto de dos metales, la resistencia eléctrica de un conductor, la radiación luminosa de una fuente etc.

Una vez escogida la magnitud se establece como postulado, para mayor facilidad, deque la temperatura es una función lineal la misma:
t= 100 (X –Xo)
(X100-Xo)

Donde Xo y X100 indican los valores particulares de la magnitud termométrica X para cada uno de los dos puntos fijos.
Esta relación puede escribirse:
X=Xo (1 + ct)
Donde c = X100 – Xo se denomina coeficiente termométrico.
100 Xo

Los dos puntos fijos anteriormente mencionadosestán representados por la temperatura 0ºC y 80ºC en la escala de Reaumur y por los valores 32 y 212 en la escala de Fahrenheit.

Una vez escogidos el cuerpo y la magnitud termométrica, a si como los coeficientes a y b, la temperatura del termómetro queda definida en precisión, pero es necesario determinar ahora la temperatura de un cuerpo cualquiera.

Dando una breve explicación sobre losconceptos de calor y temperatura utilizaremos la formula de Newton, que se conoce como la ley de enfriamiento se describe de la siguiente manera:

d T = -k (T – To)
dt

Donde la derivada de la temperatura respecto del tiempo dTIdt representa la rapidez del enfriamiento, T es la temperatura instantánea del cuerpo, k es una constante que define el ritmo del enfriamiento y To es la temperaturaambiente, que es la temperatura que alcanza el cuerpo luego de suficiente tiempo.

Si un cuerpo se enfría a partir de una temperatura inicial Ti hasta una To, la Ley de Newton puede ser válida para explicar su enfriamiento.

T- To = (Ti – To) e –kt

Nuestro equipo experimento con un recipiente aislado de unicel para ver de qué manera y sobre qué tiempo iba a permanecer a cierta temperatura elH2O con la formula de Newton (Ley de enfriamiento) y posteriormente sin el aislante y ver la diferencia de temperatura y enfriamiento y así demostrar dicha fórmula.

Para realizar la experiencia utilizamos un termómetro de Hg con escala de 10 *C a 80 *C.
Sumergimos el termómetro en agua caliente hasta que la temperatura alcanzo una temperatura de 80 *C
80ºCTEMPERATURA AMBIENTE

Tomamos registro de la temperatura en función del tiempo (usamos un cronometro), inicialmente cada 5 min. Durante 120 minutos en total aproximadamente.

Con los datos obtenidos construimos una tabla de valores y analizamos gráficamente las temperaturas en función del tiempo.

Grafica num. 1...