● ғísicα ●

INTEGRANTES• BRIZUELA GUTIERREZ NORA

ADRIANA• CRUZ PEREZ JESUS EDUARDO

• GARCIA RIOS SHARON AMAYRANI• RAMIREZ GUTIERREZ HECTOR HUGO

• SANCHEZ SANCHEZ BRENDA NOHEMI

● CALOR●

• El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas (que son grupos de

átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en

constante movimiento rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocandose

unas con otras.

• El movimiento de los átomos y

moléculas crea una forma de energía

llamada calor o energía térmica, que

está presente en todo tipo de materia.

Incluso en los vacios más frío de

espacio hay materia que posee calor,

muy pequeño pero medible.

El calor es una forma y una manifestación de energía. Examinando

las fuentes de calor se confirma que aquél es el resultado de una

transformación de otras formas de energía de acuerdo con la ley de la

conservación de la energía, que dice: La energía no se

crea ni se pierde, únicamente se transforma.

• La energía puede presentarse de muy diferentes formas y pude cambiar de una a otra. Muchos tipos de energía pueden

convertirse en calor. La energía electromagnética (luz), la electrostática (o

eléctrica), la mecánica, la química, la nuclear, el sonido y la térmica, pueden calentar una sustancia haciendo que se

incremente la velocidad de sus moléculas.

• Si ponemos energía en un sistema éste

se calienta, si quitamos energía se enfría. Por ejemplo,

si estamos fríos podríamos ponernos a saltar para entrar

en calor.

Imagen térmica infrarroja de una pelota de tenis antes (izquierda) y después (derecha) de ser golpeada por la raqueta.

• Estos son algunos algunos ejemplos de los diferentes tipos de energía que

pueden convertirse en energía térmica.

(1) La energía mecánica se convierte en energía térmica siempre que botamos

una pelota. Cada vez que la pelota rebota en el suelo parte de la energía de su movimiento (energía cinética) se

convierte en calor, haciendo que la pelota cada vez rebote menos

(2) La energía térmica puede ser transferida de unos objetos a otros haciendo que se calienten.Cuando

calentamos agua en una cazuela, el calor de la estufa hace que las

moléculas de la cazuela empiecen a vibrar más deprisa, haciendo que la cazuela se caliente. El calor de la

cazuela hace a su vez que las moléculas de agua se muevan más deprisa calentándose. Por lo tanto

cuando calentamos algo no estamos más que incrementando la velocidad

de sus moléculas.

• (3) La energía eléctrica se convierte en energía térmica cuando usamos estufas

eléctricas, tostadores o bombillas. • (4) Nuestros cuerpos convierten a energía química de los alimentos que

comemos en calor. • (5) La luz del Sol se convierte en calor y

hace que la superficie de la Tierra esté caliente.

● temperatura ●

• Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa

que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las

moléculas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en

direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente.

• 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. Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la

temperatura de una olla de agua hirviendo, apesar de que la olla sea

mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más

que el cazo.

• Nosotros experimentamos la temperatura todos los días. Cuando hace calor o cuando tenemos fiebre

sentimos calor y cuando está nevando sentimos frío. Cuando estamos hirviendo agua, hacemos que la temperatura aumente y cuando

estamos haciendo polos o paletas de helado esperamos que la temperatura

baje.

● Diferencia entre calor y temperatura ●

• Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su

temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura

están relacionadas entre si, pero son conceptos diferentes.

• El calor es la energía total del movimiento molecular en una

sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número,

su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del

tamaño, del número o del tipo..

• Por ejemplo, la temperatura de un

vaso pequeño de agua puede ser

la misma que la temperatura de un

cubo de agua, pero el cubo tiene

más calor porque tiene más agua y

por lo tanto más energía térmica

total

• El calor es lo que hace que la temperatura aumente o

disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si

quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando

las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando

con mayor energía

• Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no

habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía

media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la

temperatura de uno de los objetos es más alta que la otra,

habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma

temperatura.

• La temperatura

no es energía

sino una medida

de ella, sin

embargo el calor

sí es energía.

Como viaja el calor• El calor puede transferirse de un lugar a

otro por tres métodos diferentes: conducción en sólidos, convección en fluidos (líquidos o gases) y radiación a

través de cualquier medio transparente a ella. El método elegido en cada caso es el que resulta más eficiente. Si hay una

diferencia de temperatura el calor siempre viajará del lugar más caliente al

más frío.

CONDUCCIÓN: La conducción tiene lugar cuando

dos objetos a diferentes temperaturas entran en contacto. El

calor fluye desde el objeto más caliete hasta más frío, hasta que los

dos objetos alcanzan a la misma temperatura. La conducción es el

transporte de calor a través de una sustancia y se produce gracias a las

colisiones de las moléculas.

• En el lugar donde los dos objetos se ponen en contacto, las moléculas del objeto caliente, que se mueven más deprisa, colisionan con las del objeto frío, que se mueven más despacio.

• A medida que colisionan las moléculas rápidas dan algo de su energía a las más lentas. Estas a su vez colisionan con otras moléculas en el objeto frío.

• Este proceso continúa hasta que la energía del objeto caliente se

extiende por el objeto frío. Algunas sustancias conducen el calor mejor que otras. Los sólidos son mejores

conductores que los líquidos y éstos mejor que los gases. Los metales son

muy buenos conductores de calor, mientras que el aire es muy mal

conductor. Puede experimentar como el calor se transfiere por conducción siempre que toca algo que está más caliente o más frío que su piel, por

ejemplo cuando se lava las manos en agua fria o caliente.

Imagen térmica infrarroja de dos tazas de café llenas de un líquido caliente. Note como el calor del líquido hace que las tazas brillen. El calor se transfiere del líquido caliente a

las tazas por conducción.

CONVECCIÓN: En líquidos y gases la convección es usualmente la forma más eficiente de transferir calor. La convección tiene

lugar cuando áreas de fluido caliente ascienden hacia las regiones de fluido frío. Cuando ésto ocurre, el

fluido frío desciende tomando el lugar del fluido caliente que ascendió. Este

ciclo da lugar a una continua circulación en que el calor se

transfiere a las regiones frías. Puede ver como tiene lugar la convección cuando hierve agua en una olla.

Las burbujas son las regiones calientes de agua que ascienden hacia las regiones más frías de la

superficie. Probablemente usted este

familiarizado con la expresión: "el aire caliente sube y el frío baja" -

que es una descripción de el fenómeno de convección en la

atmósfera. El calor en este caso se transfiere por la circulación del aire.

Imagen térmica infrarroja mostrando como hierve el aceite en una sartén. El aceite está tranfiriendo

calor hacia fuera de la sartén por convección. Note las partes calientes (amarillas) de aceite

caliente ascendente y las partes frías del aceite que desciente. Imagen cortesía de K.-P.

Möllmann and M. Vollmer, Universidad de Ciencias Aplicadas Brandenburg/Germany.

• RADIACIÓN:• Tanto la conducción como la

convección requieren la presencia de materia para transferir calor. La

radiación es un método de transferencia de calor que no precisa

de contacto entre la fuente y el receptor del calor. Por ejemplo, podemos sentir

el calor del Sol aunque no podemos tocarlo. El calor se puede tranferir a través del espacio vacío en forma de

radiación térmica. Esta, conocida también como radiación infrarroja, es un tipo de radiación electromagnética

(o luz).

• La radiación es por tanto un tipo de transporte de calor que consiste en la

propagación de ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz. No se produce

ningún intercambio de masa y no se necesita ningún medio. Los objetos emiten radiación cuando electrones en niveles de energía altos caen a

niveles de energía bajos. La energía que se pierde es emitida en forma de

luz o radiación electromagnética.

• La energía aborbida por los átomos hace que sus electrones

"salten" a niveles de energía superiores. Todos los objetos absorben y emiten radiación.

Cuando la absorción de energía está equilibrada con la emisión, la temperatura del objeto permanece

constante. Si la absorción de energía domina, la temperatura

del objeto aumenta, si la emisión domina, la temperatura

disminuye.

Imagen térmica infrarroja del centro de nuestra galaxia. Este calor, procedente de numerosas estrellas y nubes interestelares, ha viajado unos 24,000 años luz (aproximadamente 240,000,000,000,000,000 km!) a traves del espacio en forma de radiación hasta llegar a nuestros telescopios infrarrojos.

Como detectamos el calor• Hay muchas formas de detectar el calor.

El método a elegir depende de la fuente de calor; por ejemplo, no es lo mismo detectar el calor del aire, que el del

fuego o el de un objeto en el espacio. • Todos sentimos diferentes niveles de

calor. Nuestra piel es un buen detector de calor que nos permite interpretar el

movimiento molecular medio en un objeto como una sensación de frío o

calor.

• Pero nuestra piel no siempre nos da medidas consistentes del calor.Para ésto necesitamos instrumentos especiales que pueden medir de forma precisa el calor, como un termómetro. Los termómetros y

los otros instrumentos para medir la temperatura se usan para obtener una

medida cuantitativa del movimiento medio de las moléculas en la sustancia. Asignan

a este movimiento molecular medio un número de grados a los que llamamos

temperatura.

• Todos nosotros hemos usado termómetros para medir el calor, pero algunas veces necesitamos medirlo en sitios donde no

podemos poner un termómetro, como por ejemplo en el espacio, en metales fundidos y en fuegos calientes. En estas situaciones

necesitamos instrumentos que nos permitan medir el calor sin tocar la fuente de energía. Estos instrumentos miden la radiación térmica que es emitida por la

fuente de calor. Ejemplos de estos tipos son las cámaras y detectores infrarrojos

• En el sistema métrico el calor se mide en unidades llamadas julios, en el sistema británico se mide en Unidades Térmicas Británicas (BTU). El calor también se puede medir en calorias.

• La unidad Julio fue nombrada en honor del físico Inglés James Prescott Joule (1818 - 1889), descubridor de que el calor es un tipo de energía.

• El experimento de Joule fue muy importante porque demostró que podemos calentar agua sin necesidad de usar fuego.

En un recipiente con agua y con un termómetro para controlar su temperatura,

Joule hizo girar vigorosamente un molinillo. Después de un rato se dio cuenta

de que la temperatura del agua aumentaba. Trás de repetir el experimento muchas veces llegó a la conclusión de que

4.19 Julios de trabajo eran necesarios para subir la temperatura de un gramo de

agua un grado Celsius.

• Un BTU es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura

de una libra de agua un grado Fahrenheit.

• 1 BTU = 1,000 Julios • Una caloría es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura

de un gramo de agua un grado Celsius.

• 1 caloría (cal) = 4.186 Julios

Como medimos la temperatura• Se han inventado muchos instrumentos

para medir la temperatura de forma precisa. Todo empezó con el establecimiento

de una escala de temperaturas. Esta

escala permite asignar un número a cada

medida de la temperatura

• A principios del siglo XVIII, Gabriel Fahrenheit (1686-1736) creó la escala Fahrenheit. Fahrenheit asignó al punto de congelación del agua una temperatura de 32 grados y al punto de ebullición una de 212 grados. Su escala está anclada en estos dos puntos.

• Unos años más tarde, en 1743, Anders Celsius (1701-1744) inventó la

escala Celsius. Usando los mismos puntos de anclaje Celsius asignó al punto de congelación del agua una

temperatura de 0 grados y al de ebullición una de 100 grados. La

escala Celsius se conoce como el Sistema Universal. Es el que se usa

en la mayoría de los paises y en todas las aplicaciones científicas.

• Hay un límite a la temperatura mínima que un objeto puede tener. La escala Kelvin está diseñada de

forma que este límite es la temperatura 0. La relación entre las

diferentes escalas de temperatura es la siguiente:

K = 273.15 + o C oC = (5/9)*(oF-32)

oF = (9/5)*oC+32

• A la temperatura del cero absoluto no hay movimiento y no hay calor. Es

cuando todo el movimiento atómico y molecular se detiene y es la

temperatura más baja posible. El cero absoluto tiene lugar a 0 grados Kelvin, -273.15 grados Celsius o -460 grados

Farenheit. Todos los objetos tienen una temperatura más alta que el cero

absoluto y por lo tanto emiten energía térmica o calor.

• Si queremos entender qué significa la temperatura a nivel molecular debemos

recordar 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 de energías 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 si.

• 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 la más

rápidas se ralenticen y las más 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.