VÍDEO CALOR Y TEMPERATURA
APERTURA:
Actividad 1: cuestionario de conocimientos previos.- Anexo 1
http://www.4shared.com/file/dHW2GvQF/Anexo_1_secuencia_1.html
P.D. "Aprender sin reflexionar es malgastar la energía". Kung FuTse, Confucio
DESARROLLO:
EL CALOR Y LA TEMPERATURA
La energía interna: Se define como la energía asociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas. Está en una escala separada de la energía macroscópica ordenada, que se asocia con los objetos en movimiento. Se refiere a la energía microscópica invisible de la escala atómica y molecular.
La temperatura: Es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en sus movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño.
la temperatura es una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. La energía cinética asociada con el movimiento de las partículas produce una sensación de calor o frío en un sistema.
El calor: Se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
El Calor es la transferencia de energía entre un cuerpo material y otro a través de interacciones térmicas.
El equilibrio térmico: Es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio térmico.
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Escalas termométricas
En la vida cotidiana resulta útil conocer la temperatura del aire, ya que brinda información sobre el estado del tiempo y las condiciones climáticas. También puede resultar útil controlar la temperatura corporal en los enfermos, o la temperatura de conservación de algunos alimentos. Para medir la temperatura es necesario disponer de un instrumento llamado termómetro. Los termómetros pueden tener distintas escalas que permiten asignar un número a cada estado térmico. Para calibrar un termómetro se deben considerar dos puntos de referencia, llamados puntos fijos. Algunas variantes en su determinación son las siguientes.
Escala Fahrenheit
A principios del siglo XVIII, Gabriel Fahrenheit (1686-1736) creó la escala que lleva su nombre. El punto fijo inferior de esta escala corresponde a la temperatura de fusión de una solución de cloruro de amonio en agua, a la que asignó el valor 0 ºF. El punto fijo superior corresponde a la temperatura de agua en ebullición a la que asignó el valor 212 ºF. Un termómetro así graduado indica que la temperatura de fusión del hielo a presión normal es 32 ºF. Esta escala es muy utilizada en algunos países, como los Estados Unidos.
Escala Celsius
En 1743, Anders Celsius (1701-1744) creó la escala Celsius. En esta escala se asignó al punto de fusión del hielo a una temperatura de 0 ºC y al punto de ebullición del agua 100 ºC, ambos valores a presión normal. Es utilizada en la mayoría de los países de Europa y América latina. Como en la escala Fahrenheit el punto de fusión del hielo corresponde a 32 ºF, se tiene que 0 ºC corresponde a 32ºF. Con lo cual, mientras en la escala Celsius el intervalo entre los puntos de fusión y ebullición del agua queda divido en 100 partes iguales, la escala Fahrenheit divide al mismo intervalo en 180 partes iguales (de 32ºF a 212ºF).
Escala Kelvin
Fue nombrada así en honor a William Thomson, el que más tarde sería Lord Kelvin (1824- 1907), quien a los 24 años creó una escala termométrica de gran uso en muchos países del mundo. Esta escala se calibra en términos de la energía de los cuerpos, de modo tal que existe un límite de la temperatura mínima posible, que corresponde al menor estado térmico que puede alcanzar la materia. A este límite se lo denominó 0 K o cero absoluto. Las unidades de la escala Kelvin se dimensionan de igual forma que los grados de la escala Celsius; esto significa que una variación de temperatura de diez grados Kelvin es lo mismo que una variación de 10 grados Celsius. Luego, sobre la base de la escala Celsius se asigna 273,15 K a la temperatura de fusión del hielo, es decir 0 ºC, y 373,15 K para la temperatura de ebullición del agua, o sea 100 ºC. De este modo el 0 K coincide con el –273,15 ºC. Esta escala es la única utilizada por los científicos para desarrollos teóricos y es la que se toma como la unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA). Se representa con la letra K, y no ºK.
Formulas para conversión entre unidades de temperatura
de Kelvin
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a Kelvin
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Celsius
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°C = K – 273.15
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K = °C + 273.15
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Fahrenheit
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°F = ( 9/5 K ) – 459.67
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K = 5/9 ( °F + 459.67 )
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Rankine
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°R = 9/5 K
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K = 5/9 °R
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Celsius
de Celsius
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a Celsius
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Fahrenheit
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°F = ( 9/5 °C ) + 32
|
°C = 5/9 ( °F – 32)
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Kelvin
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K = °C + 273.15
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°C = K – 273.15
|
Rankine
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°R = 9/5 ( °C + 273.15 )
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°C = 5/9 ( °R – 491.67 )
|
Fahrenheit
de Fahrenheit
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a Fahrenheit
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Celsius
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°C = 5/9 ( °F – 32)
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°F = ( 9/5 °C ) + 32
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Kelvin
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K = 5/9 ( °F + 459.67 )
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°F = ( 9/5 K ) – 459.67
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Rankine
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°R = °F + 459.67
|
°F = °R – 459.67
|
Rankine
de Rankine
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a Rankine
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Celsius
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°C = 5/9 ( °R – 491.67 )
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°R = 9/5 ( °C + 273.15 )
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Fahrenheit
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°F = ( 9/5 K ) – 459.67
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°R = °F + 459.67
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Kelvin
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K = 5/9 °R
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°R = 9/5 K
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Actividad 2: Direcciones de práctica virtual
http://maloka.org/fisica2000/
http://www.colorado.edu/physics/2000/bec/temperature.html
http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1062
P.D.* Reflexiona cuidadosamente antes de actuar. - Buda
Actividad 4: Trabajo en equipo TEMPERATURA
http://www.4shared.com/file/hURLd53x/ACT_4_SEC_1_TRABAJO_EQUIPO_TEM.html
Actividad 5: Trabajo individual TEMPERATURA (FIRMA)
http://www.4shared.com/office/9bYq51WL/ACT_5_SEC_1_TRABAJO_INDIVIDUAL.html
Práctica de temperatura
Materiales
Tres recipientes.
Agua fría, tibia y caliente.
Procedimiento
1. Tomen los tres recipientes y coloquen cantidades iguales de agua fría en uno de ellos, tibia en otro y caliente en el tercero.
2. Pongan una mano en el agua caliente y otra en el agua muy fría por 30 segundos.
3. Pasen ambas manos al recipiente con agua templada.
Contesten las siguientes preguntas.
1. ¿Cómo se siente el agua en la mano que estaba antes en el agua fría?
2. ¿Cómo se siente el agua en la mano que estaba antes en el agua caliente?
3. ¿Qué pueden decir respecto de la temperatura del agua tibia?
P.D. "La práctica debería ser producto de la reflexión, no al contrario". Hermann Hesse
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DILATACIÓN TÉRMICA
Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.
Dilatación lineal
La dilatación lineal de un cuerpo viene dada por la expresión:
Donde:
- l, l0 : Longitud final e inicial respectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro ( m )
- λ: Coeficiente de dilatación lineal. Es específico de cada material y representa el alargamiento que experimenta la unidad de longitud de un sólido, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1
- ∆T: Incremento de temperatura que experimenta el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin ( K ), aunque también se usa el ºC
Observa que, aunque la unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el kelvin, por comodidad también se usa el ºC, en cuyo caso el coeficiente de dilatación lineal λ se expresa en ºC-1, aunque su valor es el mismo
Dilatación superficial
Se produce cuando predominan dos dimensiones (una superficie) frente a una tercera. Ejemplos de cuerpos que se dilatan superficialmente son: láminas, planchas...
La dilatación superficial de un cuerpo viene dada por la expresión:
Donde:
- S, S0 : Área final e inicial respectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro al cuadrado ( m2 )
- σ: Coeficiente de dilatación superficial. Es específico de cada material y representa el aumento de superficie de un sólido de área unidad, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1
- ∆T: Incremento de temperatura que experimenta el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin ( K ) , aunque también se usa el ºC
La relación entre el coeficiente de dilatación lineal λ y el coeficiente de dilatación superficial σ es σ=2⋅λ .
Observa que, aunque la unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el kelvin, por comodidad también se usa el ºC, en cuyo caso el coeficiente de dilatación superficial σ se expresa en ºC-1, aunque su valor es el mismo.
Dilatación volumétrica o cúbica
Se produce cuando las tres dimensiones del cuerpo son igualmente relevantes. Ejemplos de cuerpos que se dilatan de modo volumétrico son: los dados del parchís, o las estatuas de los jardines ...
La dilatación volumétrica de un cuerpo viene dada por la expresión:
Donde:
- V, V0 : Volumen final e inicial respectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro al cubo ( m3 )
- γ: Coeficiente de dilatación volumétrica o cúbica. Es específico de cada material y representa el aumento de volumen de un sólido de volumen unidad, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1
- ∆T: Incremento de temperatura que experimenta el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin ( K ), aunque también se usa el ºC
La relación entre el coeficiente de dilatanción lineal λ y el coeficiente de dilatación volumétrico γ es γ=3⋅λ
Observa que, aunque la unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el kelvin, por comodidad también se usa el ºC, en cuyo caso el coeficiente de dilatación volumétrico γ se expresa en ºC-1, aunque su valor es el mismo.
Archivos de dilatación
http://www.4shared.com/document/qiPTA8-f/dilatacion_lineal.html
http://www.4shared.com/document/B4uVwB_0/dilatacion_superficial.html
http://www.4shared.com/document/OZsH06BS/dilatacion_volumetrica.html
Actividad 9: Trabajo en equipo DILATACIÓN
http://www.4shared.com/file/JQz1Y_je/ACT_9_SEC_1_TRABAJO_EQUIPO_DIL.html
Actividad 10: Trabajo individual DILATACIÓN (FIRMA)
http://www.4shared.com/office/MRti-PmN/ACT_10_SEC_1_TRAB_INDIVIDUAL_D.html
P.D. "Reflexiona con lentitud, pero ejecuta rápidamente tus decisiones". Sócrates
