LA TEMPERATURA

Introducción

El presente informe va dirigido con el fin de aclarar distintos puntos de la física como lo son la temperatura ya que al simple hecho de escuchar esta palabra nuestra mente y lógica se dirige hacia lo que es caliente, frio y tibio. Por ello aquí profundizaremos mucho más tanto en el concepto de la temperatura como una magnitud que puede ser medida con un termómetro y que en la física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica, dicho punto se abarcara también los aspectos macroscópicos y microscópicos ya que cada uno de ellos presentan características diferentes pero correlacionados.

Así como también saber cómo dos cuerpos de temperaturas diferentes llegan a un equilibrio térmico dando paso así a un punto que tiene que ver con la medición de la temperatura ya que sabemos que nuestras percepciones sensoriales no son las más aptas para identificar estos niveles con precisión ya que no lograríamos una crítica objetiva y además los limites para soportar niveles altos o extremadamente bajos de temperatura son limitados, por ello contamos con un instrumento muy utilizado como lo son los distintos tipos de termómetros.

LA TEMPERATURA:

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más caliente; es decir, que su temperatura es mayor. En la física enfocamos nuestra atención en alguna porción de materia que separamos, en la imaginación, del medio ambiente externo a ella. A esa porción la llamamos el sistema. Todo lo que esta fuera del sistema y que tiene alguna relación directa con su comportamiento, denominamos el medio ambiente. Entonces tratamos de determinar el comportamiento del sistema averiguando como interactúa con su medio ambiente. Por ejemplo, un pistón en movimiento y un mechero Bunsen pueden ser el medio ambiente. Tratamos de averiguar cómo es afectado el comportamiento del gas por la actuación del pistón y del mechero.

En estos casos debemos escoger cantidades observables adecuadas para describir el funcionamiento del sistema. Clasificamos esas cantidades, que son propiedades del conjunto del sistema medidas por medio de operaciones de laboratorio, macroscópicas el cual se define como el nivel de descripción en que la posición o estado físico concreto de las partículas que integran un cuerpo puede ser resumido en una ecuación de estado que sólo incluye magnitudes extensivas (volumen, longitud, masa) y magnitudes intensivas promedio (presión, temperatura) y que están directamente relacionadas con nuestras percepciones sensoriales. También se puede adoptar un punto de vista microscópico, en este caso consideraremos cantidades que describen los átomos y las moléculas que constituyen el sistema, sus velocidades, energías, masas, cantidades de movimientos angular, comportamiento durante los choques, etc.

Estas cantidades o algoritmos matemáticos fundados en ellas, constituyen la base de la ciencia de la mecánica estadística. Las propiedades microscópicas no están directamente relacionadas con nuestras percepciones sensoriales.

EQUILIBRIO TERMICO:

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.

MEDIDA DE LA TEMPERATURA:

Como ya sabemos nuestras percepciones sensoriales no es la más apropiada y tampoco la más acertada y 100 % segura para conocer la temperatura de los cuerpos, por ello existen muchas propiedades físicas mensurables que cambian al variar nuestra percepción fisiológica de la temperatura. Entre ellas están el volumen de un líquido, la longitud de una varilla, la resistencia eléctrica de un alambre, la presión de un gas que se conserva a volumen constante, el volumen de un gas que se conserva a presión constante y el color del filamento de una lámpara, cualquiera de estas propiedades se pueden emplear para construir un termómetro, con el fin de establecer una escala de temperatura escogiendo una sustancia termométrica especial y una propiedad termométrica especial de esa sustancia. Como por ejemplo la sustancia termométrica puede ser un líquido en un tubo capilar de vidrio y la propiedad termométrica puede ser la longitud de la columna del líquido. Así como hay termómetros que se basan en la propiedad que tienen las sustancias como el alcohol o el mercurio de dilatarse al recibir calor, como por ejemplo un fino tubo de vidrio, de forma que al acercar el depósito a una fuente de calor o al ponerlo en contacto con el cuerpo cuya temperatura queremos medir, el alcohol se dilata y asciende por el tubo.

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