Trabajo De física Calor, Temperatura Y Científicos Importantes

Introducción

El presente trabajo que a continuación le presentamos es referente a diferentes puntos de gran importancia donde todos y cada uno juegan un papel importantísimo en nuestras vidas es por ellos que podemos resaltar algunos términos como el calor y la temperatura, ambos muy parecidos e inter relacionados entre sí pero que a su vez son muy diferentes ya que el calor se puede presentar de diferentes formases decir El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya y Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se mueven con mayor energía.

Existen diferentes tipos de termómetros para medir la temperatura, estas indican el calor bien sean del cuerpo humano al enfermar y tener fiebre, o el calor de la temperatura ambiental de la atmosfera.

Por otra parte encontramos definiciones de la solidificación, fusión y punto de ebullición estas correspondientes a las Transformaciones de la Materia al variar su Temperatura.

Con relación a las impurezas es una sustancia o conjunto de sustancias extrañas a un cuerpo o materia que están mezcladas con él y alteran, en algunos casos, alguna de sus cualidades.

Presión es la magnitud vectorial que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

Punto de ebullición cambio de líquido a gas que ocurre a una temperatura característica.

Todos y Cada uno de los Científicos como Galileo Galilei, Thomas Newcomen, James Watt, Celius Anders, Fahrenheit Daniel Gabriel y William Thomson Kelvin; gracias a ellos y a otros más científicos que estudiaron e hicieron grandes inventos contribuyeron a que hoy día podamos disfrutar de la tecnología y comodidad de muchos beneficios obtenidos por los descubrimientos adquiridos.

1 ¿Qué es el calor?

Está definido como la forma de energía que se transfiere 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 simplemente 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 (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

2 ¿Qué es Temperatura?

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de frío y calor. Por lo general, un objeto más caliente tendrá una temperatura y a medida que la energía es mayor su temperatura también es mayor.

3.-Diferencia entre Calor y Temperatura:

La temperatura no es energía sino una medida de ella.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya.

Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale enfriamiento.

Una misma cantidad de calor calentará mucho más un cuerpo pequeño que un cuerpo grande, o sea, la variación de temperatura es proporcional a la cantidad de calor.

Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se mueven con mayor energía.

Por ejemplo: La temperatura de un vaso de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo, al ser mas grande, tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total.

4.-Medición de temperatura Escala Celsius, Kelvin y Fahrenheit.

La temperatura de un cuerpo produce diversas manifestaciones en él que guardan estrecha relación con el valor de esta. Determinando las magnitudes de estas manifestaciones con algún instrumento de medición podemos conocer de manera indirecta el valor de la temperatura del cuerpo. Este instrumento se llama termómetro.

Los termómetros deben estar en la zona de medición el tiempo necesario para que alcancen el valor de la temperatura a medir y su influencia en el medio debe ser lo suficientemente pequeña para que no cambien de manera notable esta temperatura.

La temperatura se mide en grados, y hay varias escalas, las dos más usadas son:

• Escala Celsius (o centígrada); utilizada en el Sistema Internacional de Unidades.

• Escala Fahrenheit; utilizada por el Sistema Inglés de Unidades.

La escala Celsius usa como temperatura cero grados de referencia aquella, a la que el agua pura pasa del estado líquido al sólido (congela), y temperatura 100 grados, a aquella en la que el agua pasa del estado líquido al gaseoso (evaporación), ambas en condiciones normales de presión (presión atmosférica estándar).

La escala Fahrenheit tiene como punto de referencia de cero grados a una temperatura que se registró en el invierno de 1709 en Dinamarca (donde vivía el científico Fahrenheit) año cuyo invierno fue muy duro, y la temperatura del cuerpo humano como grado 96.

5.- ¿Qué es Termómetro y su utilidad?

En general los termómetros pueden clasificarse en dos grupos:

• Termómetros de contacto; que son aquellos cuyo elemento sensor está en contacto íntimo o colocado dentro del mismo ambiente que el cuerpo cuya temperatura se quiere conocer.

• Termómetros sin contacto; que funcionan midiendo algún parámetro a distancia del cuerpo.

 Termómetros de contacto

Estos termómetros como lo indica su nombre, determinan la temperatura a medir teniendo contacto con el cuerpo, o colocados dentro del mismo ambiente donde está este. Lo común es que tengan un elemento sensor con alguna propiedad variable con la temperatura y que esta variación se refleje en una escala graduada directamente en las unidades correspondientes.

Aunque son muchos los elementos medibles que guardan relación con la temperatura, en la práctica los más utilizados son:

Midiendo la altura de la columna de un líquido dentro de un tubo capilar (termómetros de columna).

Midiendo la presión de un gas confinado a un recipiente cerrado. (Termómetros a presión de gases).

Midiendo la presión de vapor de un líquido confinado a un recipiente cerrado (termómetros a presión de vapor de líquido).

Midiendo la resistencia eléctrica de un conductor o semi-conductor (termómetros de termo resistencia).

Utilizando la deformación de una lámina bimetálica (termómetros bimetálicos).

Midiendo el voltaje generado por un termopar. (Termómetros a termopares).

 Termómetros sin contacto

Estos termómetros determinan la temperatura del cuerpo a distancia, y se basan en la determinación de alguna característica del cuerpo que cambie con la temperatura sin hacer contacto con él, aquellos que se usan para medir temperaturas altas y medianamente altas (unos 600 grados celsius o más) se denominan pirómetros.

En general son aparatos ópticos más complejos y su uso es más especializado, por lo que en estas páginas solo se hará breve referencia a ellos.

Las características utilizadas para la determinación de la temperatura con estos termómetros más comunes son:

Medición de la radiación electromagnética visible emitida por el cuerpo caliente (pirómetros de radiación visible).

Medición de la absorción de radiaciones electromagnéticas por el cuerpo caliente (pirómetros de absorción-emisión).

Medición de la radiación infrarroja emitida por el cuerpo caliente (termómetros de radiación infrarroja).

6.-Transformaciones de la Materia al variar su Temperatura.

Son los procesos a través de los cuales un estado de la materia cambia a otro manteniendo una semejanza en su composición. A continuación se describen los diferentes cambios de estado o transformaciones de fase de la materia:

• Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio del calor; durante este proceso isotérmico(proceso que absorbe energía para llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la temperaturapermanece constante. El "punto de fusión" es la temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para cada sustancia. Cuando dichas moléculas se moverán en una forma independiente, transformándose en un líquido.

• Solidificación: Es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento; el proceso esexotérmico. El "punto de solidificación" o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico.

• Vaporización y ebullición: Son los procesos físicos en los que un líquido pasa a estado gaseoso. Si se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión al continuar calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en estado líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar la temperaturadel gas.

• Condensación: Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina solidificación.

• Sublimación: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina Sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

Es importante hacer notar que en todas las transformaciones de fase de las sustancias, éstas no se transforman en otras sustancias, solo cambia su estado físico.

Las diferentes transformaciones de fase de la materia en este caso las del agua son necesarias y provechosas para la vida y el sustento del hombre cuando se desarrollan normalmente.

Los cambios de estado están divididos generalmente en dos tipos: progresivos y regresivos.

Cambios progresivos: Vaporización, fusión y sublimación progresiva. Cambios regresivos: Condensación, solidificación y sublimación regresiva.

7.-El punto de fusión.

Es la temperatura a la cual la materia pasa de estado sólido aestado líquido, es decir, se funde.

Al efecto de fundir un metal se le llama fusión (no podemos confundirlo con el punto de fusión). También se suele denominar fusión al efecto de licuar o derretir una sustancia sólida, congelada o pastosa, en líquida.

En la mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, son iguales. Pero esto no siempre es así: por ejemplo, el Agar-agar se funde a 85 °C y se solidifica a partir de los 31 °C a 40 °C; este proceso se conoce como histéresis.

8.-Factores que modifican el punto de fusión:

 Impureza: Una impureza es una sustancia dentro de un limitado volumen de líquido, gas o sólido, que difieren de la composición química de los materiales o compuestos.

Las impurezas son, ya sea natural o añadidos, durante la síntesis de una sustancia química o producto comercial. Durante la producción, las impurezas pueden ser a propósito, accidentalmente, inevitablemente, cierto o añadido en el fondo.

El nivel de impurezas en un material se define generalmente en términos relativos. Es una sustancia o conjunto de sustancias extrañas a un cuerpo o materia que están mezcladas con él y alteran, en algunos casos, alguna de sus cualidades: las impurezas del petróleo son eliminadas en las refinerías.

 Presión: es la magnitud vectorial que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

 Punto de ebullición.- cambio de líquido a gas que ocurre a una temperatura característica. Ocurre cuando la presión de vapor saturado del líquido es igual a la presión externa. Entonces se pueden formar burbujas de vapor en el líquido. La temperatura a la cual esto sucede debe depender de la presión externa; los puntos de ebullición se suelen dar por tanto a presión normal. El punto de ebullición es la temperatura a la que un cuerpo, bajo presión atmosférica normal, cambia del estado líquido al gaseoso. Una de las unidades para medir el punto de ebullición es: 0c (grado centígrado).

9.- Termodinámica.

Es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden ser tratadas por medio de la termodinámica.

10.- Ley cero de la Termodinámica 1era. Y 2da. Ley.

• Ley cero de la termodinámica

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas termodinámicas del sistema.

A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.

• Primera ley de la termodinámica

También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Antoine Lavoisier.

La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

Eentra ? Esale = ?Esistema

Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:

\ Q = \Delta U + \ W

• Segunda Ley de la Termodinámica

Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrase en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, La Segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía tal que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos a temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja.

Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin.

Enunciado de Clausius

Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.

Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.

11.- Mecanismos de transmisión de calor.

Los modos son los diferentes tipos de procesos de transferencia de calor. Hay tres tipos:

• Conducción: transferencia de calor que se produce a través de un medio estacionario -que puede ser un sólido o un fluido- cuando existe un gradiente de temperatura.

• Convección: transferencia de calor que ocurrirá entre una superficie y un fluido en movimiento cuando están a diferentes temperaturas.

• Radiación: en ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas.

12.- Calorimetría.

La calorimetría es la ciencia de medir el calor de las reacciones químicas o de los cambios físicos. El instrumento utilizado en calorimetría se denomina calorímetro. La palabra calorimetría deriva del latino "calor". El científico escocés Joseph Black fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, por esto se lo considera el fundador de calorimetría.

13.- la transferencia de calor.

Es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la Segunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.

14.- El calor específico.

Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra (minúscula).

De forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra (mayúscula).

Por lo tanto, el calor específico es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa, esto es donde es la masa de la sustancia.

15.- El calor latente.

Es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura; por tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.

16.- Calor de vaporización.

Cuando un cuerpo pasa de estado líquido a gaseoso, necesita absorber una cantidad de calor que se denomina calor de vaporización.

17.- El Calor En La Fundición.

La fundición es un proceso que se utiliza en actividades como la realización de piezas de máquinas y la producción.

Las industrias encargadas de fundir el hierro, el acero y otros metales en grandes cantidades, son fundamentales para el desarrollo económico de una sociedad, ya que aportan a la construcción de maquinaria y al progreso futuro de nuevas formas de producción. La cultura profesional en esta clase de empresas es bastante alta, ya que requiere personal capacitado en el dibujo industrial, la mecánica de los cuerpos sólidos y fluidos, la óptica, la termología, la electroestática, la química, etc. Además, mucha experiencia en los recursos prácticos a los que a menudo hay que recurrir, así como de la capacidad especial para idear y aprovechar tales recursos.

18.- La energía térmica o calorífica.

Es la parte de energía interna de un sistema termodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura absoluta y se incrementa o disminuye por transferencia de energía, generalmente en forma de calor, en procesos termodinámicos. A nivel microscópico y en el marco de la Teoría cinética, es el total de la energía cinética media presente como el resultado de los movimientos aleatorios de átomos y moléculas o agitación térmica, que desaparecen en el cero absoluto.

19.- Equilibrio térmico.

Para poder dar una definición más precisa del concepto de equilibrio térmico desde un punto de vista termodinámico es necesario definir algunos conceptos.

Dos sistemas que están en contacto mecánico directo o separados mediante una superficie que permite la transferencia de calor lo que se conoce como superficie diatérmica, se dice que están en contacto térmico.

Consideremos entonces dos sistemas en contacto térmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o reaccionar químicamente. Consideremos además que estos sistemas están colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinámico que se denominará estado de equilibrio térmico recíproco o simplemente de equilibrio térmico.

20.- Máquina Térmica y sus Tipos.

Es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.

Existen tres tipos de Maquinas Térmicas:

De combustión externa: el combustible se quema fuera del motor. Ejemplo: una máquina de vapor.

De combustión Interna: el combustible se quema dentro de la maquina. Ejemplo: motor de un coche.

De reacción: estas usan el principio de acción y de reacción. Ejemplo: motor de avión.

21.- La Conductividad Térmica.

Es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que no está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K•m) ( equivalente a J/(s•°C•m) )

La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Para un material isótropo la conductividad térmica es un escalar k definido como:

Donde:

, es el flujo de calor (por unidad de tiempo y unidad de área).

, es el gradiente de temperatura.

22.- Dilatación.

Llamamos dilatación al cambio de dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. La mayoría de los sistemas aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura.

23.- Como Funciona una Olla a Presión.

La olla a presión es un recipiente hermético para cocinar que no permite la salida de aire o líquido por debajo de una presión establecida. Debido a que el punto de ebullición del agua aumenta cuando se incrementa lapresión, la presión dentro de la olla permite subir la temperatura de ebullición por encima de 100 °C (212 °F), en concreto hasta unos 130 °C. La temperatura más alta hace que los alimentos se cocinen más rápidamente llegando a dividirse los tiempos de cocción tradicionales entre tres o cuatro. Por ejemplo, un repollo se cocina en un minuto, las judías verdes en cinco, las patatas pequeñas y medianas (hasta 200 g) pueden tardar unos cinco minutos y un pollo completo no más de veinticinco. Generalmente, se utiliza para conseguir en un corto período los mismos efectos del estofado o de la cocción a fuego lento.

Una válvula libera el vapor cuando la presión llega al límite establecido; normalmente, la presión levanta un tope permitiendo que el vapor escape. Existe una válvula de seguridad tapada a una presión superior a la de funcionamiento. Si la temperatura interna (y por tanto, la presión) es demasiado alta, funcionaría esta válvula, dejando escapar la presión. No es raro que ocurra puesto que ciertos alimentos tienen hojas que pueden obstruir el orificio de salida de la válvula. Las modernas ollas a presión se fabrican normalmente en aluminio o acero inoxidable.

24.- Bibliografía de Galileo Galilei.

Galileo nació el 15 de febrero de 1564, dedicando su vida al estudio de la Hidrostática, la Astronomía y al movimiento e equilibrio de los cuerpos; así mismo se le considera el fundador de las ciencias de la Dinámica y la Resistencia de Materiales. Se dice que fue el padre de la metodología de la Ciencia y por su forma de escribir se le considera uno de los mejores prosistas de la Italia del siglo XVII. Su ubicación histórica lo reconoce como un hombre mitad en el Renacimiento y mitad en la época científica moderna. Fue un ferviente seguidor de tomar la experiencia como piedra angular de la investigación de la naturaleza, aunque no fue un experimentador cuidadoso. Escribió varios libros, de los cuales del último, "Diálogos acerca de dos Nuevas Ciencias" se considera su obra maestra. Pudiera afirmarse que Galileo Galilei fue el protagonista del acto final de la lucha que durante 2000 años había librado la ciencia en formación contra las cosmologías sobrenaturales establecidas.

El objetivo de este trabajo es realizar un análisis de la jornada tercera de su libro "Dialogo de dos Nuevas Ciencias", en la cual se dedicó al estudio del movimiento naturalmente acelerado o también llamado movimiento en caída libre. En el transcurso de este análisis trataremos de matematizar el pensamiento Galileano, demostrando que no es una idea descabellada que el genio italiano dominaba o esbozaba conceptos matemáticos o relaciones matemáticas entre magnitudes físicas que fueron establecidas posterior a su muerte (8 de enero de 1642). De igual forma trataremos de demostrar cuan poderoso era su análisis sobre este tipo movimiento, pudiendo observar la invención de experimentos como forma de corroborar sus planteamientos, en fin dedicaremos este breve artículo a acercarnos y comprender la actualidad de este notable filósofo del siglo XVII y constatar la veracidad de una de sus propias afirmaciones al referirse a su último libro: "esta obra es apenas el comienzo, vías y medios por los cuales otras mentes más agudas que la mía exploraran los rincones más remotos de la naturaleza".

25.- Biografía de Thomas Newcomen.

Thomas Newcomen (nacido el 13 de febrero de 1663 - 5 de agosto de 1729), herrero e inventor, nació en Dartmouth, Devon, Inglaterra. Es frecuentemente citado como el padre de la revolución industrial como su primer innovador y empresario.1

En 1712 Newcomen, con su socio Thomas Savery, construyó una máquina de vaporatmosférica utilizada para bombear agua fuera de las minas de carbón y estañoexistentes en la zona nativa de Newcomen, en el sudoeste de Inglaterra, particularmente en Cornualles.

Más máquinas fueron instaladas por el propio Newcomen en Inglaterra, lo que llevó a la construcción de más de 100 máquinas antes de que la patente expirara en 1733. El diseño fue mejorado más tarde por James Watt.

Había inventado y patentado en 1698, una bomba de vapor para el drenaje de las minas; sin embargo, esta bomba planteaba numerosos problemas ya que trabajaba con altas presiones, lo que con cierta frecuencia provocaba serios accidentes. Ante los problemas y dificultades que planteaba este sistema de drenaje, Thomas Newcomen, que había trabajado para Savery, pensó que podía utilizarse la fuerza del vapor para mover a distancia una bomba impelente colocada en el interior del pozo de drenaje de la mina. La máquina de Newcomen consistía en un balancín, uno de cuyos extremos se unía a una barra rígida contrapesada que descendía por el pozo de drenaje hasta la bomba mecánica colocada en su interior La máquina de Newcomen y las mejoras introducidas por Smeaton constituyeron el primer gran paso de la denominada Revolución industrial, periodo histórico caracterizado por un radical cambio en los procesos de producción, comunicación y transporte, pues el empleo del motor de vapor permitió reemplazar la energía muscular de hombres y animales en energía mecánica producida por el vapor.

26.- Biografía de James Watt.

James Watt

(19/01/1736 - 19/08/1819)

James Watt Inventor e ingeniero mecánico escocés.

Nació el 19 de enero de 1736, en Greenock, Escocia. De niño trabajó en el taller de construcción de su padre.

Desde los 19 años trabajó como constructor de instrumentos matemáticos. Muy interesado en lasmáquinas de vapor, inventadas por Thomas Savery y Thomas Newcomen, determinó las propiedades del vapor, en especial la relación de su densidad con la temperatura y la presión.

Diseñó una cámara de condensación independiente para la máquina de vapor que evitaba las enormes pérdidas de vapor en el cilindro e intensificaba las condiciones de vacío. Su primera patente en 1769, cubría este dispositivo y otras mejoras de la máquina de Newcomen, como la camisa de vapor, el engrase de aceite y el aislamiento del cilindro con el fin de mantener las altas temperaturas necesarias para una máxima eficacia.

Fue socio del inventor británico John Roebuck, que financió sus investigaciones. En 1775 comenzaron a fabricar máquinas de vapor y continuó con las investigaciones que le permitieron patentar otros importantes inventos, como el motor rotativo para impulsar varios tipos de maquinaria; el motor de doble efecto, en el que el vapor puede distribuirse a uno y otro lado del cilindro, y el indicador de vapor que registra la presión de vapor del motor.

Se retiró de la empresa en 1800 para dedicarse por completo al trabajo de investigación. La falsa idea de considerar a Watt como el verdadero inventor de la máquina de vapor se debe al gran número de aportaciones que hizo para su desarrollo. El regulador centrífugo o de bolas que inventó en 1788, La unidad eléctrica vatio (watt) recibió el nombre en su honor.

En 1767 inventó un accesorio para adaptarlo a los telescopios que se utilizaba en la medición de distancias. En 1785, Watt fue nombrado miembro de la Royal Society de Londres, y en 1814 de la Academia francesa de Ciencias. En 1806, la Universidad de Glasgow le nombró doctor honoris causa.

James Watt falleció el 19 de agosto de 1819 en Heathfield, Inglaterra.

27.- Biografía de Celius Anders

Anders Celsius (Uppsala, Suecia, 1701-id., 1744) Físico y astrónomo sueco. Profesor de astronomía en la Universidad de Uppsala (1730-1744), Anders Celsius supervisó la construcción del Observatorio de Uppsala, del que fue nombrado director en 1740. En 1733 publicó una colección de 316 observaciones de auroras boreales. En 1736 participó en una expedición a Laponia para medir un arco de meridiano terrestre, lo cual confirmó la teoría de Newton de que la Tierra se achataba en los polos.

Celsius es conocido como el inventor de la escala centesimal del termómetro. Aunque este instrumento es un invento muy antiguo, la historia de su gradación es de lo más caprichosa. Durante el siglo XVI era graduado como "frío" colocándolo en una cueva y "caliente" exponiéndolo a los rayos del sol estival o sobre la piel caliente de una persona. Más tarde el francés Réaumur y el alemán Farenheit en 1714, lo graduaron basándose en la temperatura del hielo en su punto de fusión y en la del vapor de agua al hervir, pero la escala alemana iba de 32 a 212 grados, mientras que la francesa lo hacía de 0 a 80 grados.

En 1742, Celsius propuso sustituir la escala del científico alemán por otra cuyo manejo era más sencillo. Para ello creó la escala centesimal que iba de 0 a 100 grados e inventó el termómetro de mercurio. El punto correspondiente a la temperatura 0 coincidía con el punto de ebullición del agua mientras que la temperatura a 100ºC equivalía a la temperatura de congelación del agua a nivel del mar. La escala, por tanto, indicaba un descenso de temperatura cuando el calor aumentaba, al contrario de como es conocida actualmente. Su compatriota el científico Karl von Linné (conocido como Linneo) invertiría esta escala tres años más tarde.

Esta escala centígrada de temperaturas fue propuesta en una memoria que presentó a la Academia de Ciencias Sueca. El termómetro de Celsius fue conocido durante años como "termómetro sueco" por la comunidad científica, y tan sólo se popularizó el nombre de "termómetro Celsius" a partir del s. XIX.

28.- Biografía de Fahrenheit Daniel Gabriel.

(Danzig, hoy Gdansk, actual Polonia, 1686-La Haya, 1736) Físico holandés. Pese a su origen polaco, Daniel Gabriel Fahrenheit permaneció la mayor parte de su vida en la República de Holanda. El fallecimiento repentino de sus padres, comerciantes acomodados, cuando contaba quince años de edad, propició su traslado a Amsterdam, por entonces uno de los centros más activos de fabricación de instrumentos científicos. Tras un viaje de ampliación de estudios por Alemania e Inglaterra y una estancia en Dinamarca, en cuya capital conoció a Roemer (1708), fue soplador de vidrio en Amsterdam y comenzó a construir instrumentos científicos de precisión.

Autor de numerosos inventos, entre los que cabe citar los termómetros de agua (1709) y de mercurio (1714), la aportación teórica más relevante de Fahrenheit fue el diseño de la escala termométrica que lleva su nombre, aún hoy la más empleada en Estados Unidos y hasta hace muy poco también en el Reino Unido, hasta la adopción por este país del sistema métrico decimal.

Fahrenheit empleó como valor cero de su escala la temperatura de una mezcla de agua y sal a partes iguales, y los valores de congelación y ebullición del agua convencional quedaron fijados en 32 y 212 respectivamente. En consecuencia, al abarcar un intervalo más amplio, la escala Fahrenheit permite mayor precisión que la centígrada a la hora de delimitar una temperatura concreta.

Publicó estos resultados el 1714, en Acta Editorum. Por entonces los termómetros usaban como líquido de referencia el alcohol, y a partir de los conocimientos que había adquirido Roemer de la expansión térmica de los metales, Fahrenheit pudo sustituirlo ventajosamente por mercurio a partir de 1716.

Gran conocedor de los trabajos de los científicos más relevantes del momento, Fahrenheit publicó en 1724 diversos trabajos en las Philosophical Transactions de la Royal Society, institución que lo acogió como miembro ese mismo año. Versan éstos sobre las temperaturas de ebullición de diversos líquidos, la solidificación del agua en el vacío y la posibilidad de obtener agua líquida a una temperatura menor que la de su punto de congelación normal.

Tras la muerte de Fahrenheit se decidió unificar su escala termométrica, tomando como referencia 213 grados para la temperatura de ebullición del agua y 98,6 en vez de 96 para la correspondiente al cuerpo humano.

29.- Biografía de William Thomson Kelvin.

(Belfast, 1824 - Netherhall, 1907) Físico y matemático británico. Se le conoce comúnmente como lord Kelvin, y era el segundo hijo de James Thomson, profesor de matemáticas de la Universidad de Glasgow.

En 1841 marchó a Cambridge, donde en 1845 se graduó y obtuvo el primer premio Smith. Luego se dirigió a París, y durante un año trabajó en el laboratorio de Regnault, quien por aquel entonces llevaba a cabo sus clásicas investigaciones sobre el vapor. En 1846, a los veintidós años, fue nombrado catedrático de Filosofía natural de la Universidad de Glasgow.

En la Inglaterra de aquellos tiempos los estudios experimentales no conocían un gran éxito; pese a ello, la cátedra de Kelvin se convirtió en un púlpito que inspiró, durante más de medio siglo, a los científicos: al sabio en cuestión corresponde principalmente el mérito del lugar preeminente que ocupó la Gran Bretaña en el desarrollo de la Física. Uno de sus primeros estudios se refería a la edad de la Tierra; sobre la base de la conducción del calor, creyó que unos cien millones de años atrás las condiciones físicas de nuestro planeta debían de ser muy distintas de las actuales, lo cual dio lugar a controversias con los geólogos.

En 1847 conoció a Joule en el curso de una reunión científica celebrada en Oxford. Por aquel entonces éste llevaba a cabo sus experiencias y presentaba el calor como una forma de energía, con lo que llegaba al primer principio de la termodinámica. Sin embargo, hubieron de pasar varios años antes de que los físicos más eminentes se mostraran de acuerdo con Joule. Kelvin fue uno de los primeros que lo hicieron, y, a causa de ello fue criticado por Stokes, quien le consideraba "inclinado a convertirse en joulista".

Las ideas de Joule sobre la naturaleza del calor ejercieron, efectivamente, una considerable influencia en Kelvin, y llevaron a éste, en 1848, a la creación de una escala termodinámica para la temperatura, de carácter absoluto, y, por lo tanto, independiente de los aparatos y las sustancias empleados; tal instrumento lleva el nombre de su inventor, y es utilizado corrientemente en muchas medidas termométricas.

Kelvin prosiguió el camino iniciado, y en 1851 presentó a la "Royal Society" de Edimburgo una memoria sobre la teoría dinámica del calor, Dynamical theory of heat; en este famoso texto figura el principio de la disipación de la energía, que, junto con el enunciado equivalente de Clausius, del año anterior, integra la base del segundo principio de la termodinámica. De este modo, Kelvin demostró que las conclusiones de Carnot no se oponían a la obra de Rumford, Robert Mayer y Joule; la teoría dinámica del calor, juntamente con el principio de la conservación de la energía, fue aceptada por todo el mundo.

EXPERIMENTO No.1

MATERIALES

 Globo

 Vela

 Cerillos o yesquero

 Agua

TRANSFERENCIA DE CALOR: Si un objeto de goma o plástico, se coloca sobre la llama de una vela, a una distancia no mayor a tres o cuatro cm no tardará más de unos segundos en comenzar a derretirse o quemarse. Si en cambio, llenamos un globo con agua y repetimos la experiencia, notaremos que el globo no explota! Esto se debe a que el agua, absorbe el calor entregado por la llama de la vela, evitando que ésta energía se encarga de deteriorar el material del globo hasta romperlo por completo.

EXPERIMENTO No.2

MATERIALES:

 Botella de agua vacía

 Globo

 Vela

 Fosforo o yesquero



LA FUERZA DEL CALOR: El aire es un gas y ocupa principalmente la botella plástica. El calor hace que las moléculas del aire se agiten haciendo que se expanda y ocupen el mayor espacio disponible, en este caso el globo más la botella. Así cuando se expande, ocupa el lugar disponible dentro del globo haciendo que este se infle.

La siguiente tabla indica cómo se denominan los cambios de estado:

Inicial\Final Sólido Líquido Gas

Sólido fusión

sublimación, sublimación progresiva o sublimación directa

Líquido solidificación

evaporación o ebullición

Gas sublimación inversa, regresiva o deposición condensación y licuefacción(licuación)

También se puede ver claramente con el siguiente gráfico:

Galileo Galilei Thomas Newcomen

James Watt Celsius Anders

Fahrenheit Daniel Gabriel Kelvin Thomson William

Conclusión

En este trabajo hemos obtenido mayores conocimientos y reforzado los antes adquiridos, es por ello que agradecemos a nuestra profesora por instruirnos en esta importante materia, al finalizar con esta investigación hacemos resaltar que la termodinámica estudia los estados de equilibrio a nivel macroscópico Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental.

Primera ley de la termodinámica también conocida como principio de conservación de la energía para Este principio o ley cero, establece que existe una determinada propiedad denominada temperatura empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.

La termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

En la segunda ley de la Termodinámica Esta ley marca la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen).

Es importante remarcar que los principios o leyes de la termodinámica son válidos siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel microscópico. La idea del demonio de Maxwell ayuda a comprender los límites de la segunda ley de la termodinámica jugando con las propiedades microscópicas de las partículas que componen un gas.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://blicu.es/diferencia-entre-calor-y-temperatura/

http://www.sabelotodo.org/termicos/medirtemperatura.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estado

http://www.slideshare.net/DayitaC/punto-de-fusin-y-ebullicin-1

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://www.ingenieriaquimica.org/foros/leyes-la-termodinamica

http://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calor

http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/termoquimica/calorimetria.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente

http://www.arqhys.com/arquitectura/calor-vaporizacion.html

http://lafisicacolsam.blogspot.com/2012/04/el-calor-en-la-fundicion-11.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t%C3%A9rmica

http://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica/dilatacion

http://www.buscabiografias.com/bios/biografia/verDetalle/6214/James%20Watt

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/c/celsius.htm

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/f/fahrenheit.htm

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