TEMPERATURA Y CALOR

Física II parcial

COBAEV 18 Grupo 401

TEMPERATURA Y CALOR

INTRODUCCION

En este trabajo se enfoca en los tema de temperatura y calor que se aprenderán conceptos básicos para la resolución de problemas, entendiendo asi la importancia de estos términos de usos diarios, 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.

Calor y temperatura

Calor

El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo.

Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo.

Temperatura

La temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene o puede rendir).

Caloría

Caloría es una unidad que no pertenece al Sistema Internacional de Unidades. Su función es expresar la energía térmica, señalando la cantidad de calor que se necesita, con presión normal, para incrementar la temperatura de 1 gramo de H2O en 1ºC (de 14,5 a 15,5°C).

En el Sistema Internacional, la caloría debe ser reemplazada por el julio (una caloría equivale a 4,1855 julios), aunque su uso se conserva ya que se ha popularizado para expresar el poder energético que poseen los alimentos.

Es posible diferenciar entre dos clases específicas de calorías: la caloría-gramo (también conocida como caloría pequeña) es aquella energía calorífica que es necesaria para subir en 1º celsius la temperatura de 1 gramo de H2O; la caloría-kilogramo (o caloría grande), por otra parte, es la energía calorífica requerida para que la temperatura de 1 kilogramo de H20 aumente en 1º celsius. Dicha distinción, sin embargo, ha caído en desuso en los últimos años.

FÍSICA DEL EFECTO INVERNADERO

En este tópic trararemos de explicar el efecto invernadero con un poco más de tiempo (ese tan preciado tesoro que casi nadie tiene), por lo que deberéis tener paciencia ya que en pocos meses (espero que menos) tal vez consigamos completar el tópic.

El objetivo de este tópic es, lógicamente, aclarar algunas dudas que existen respecto al efecto invernadero. El efecto invernadero NO se basa en el almacenamiento de calor, sino en la absorción-reemisión de radiación de onda larga en todas direcciones. Es decir, los fotones no se almacenan (muy pocos lo hacen), sino que un porcentaje de ellos se quedan atrapados en la troposfera debido a que "rebotan eternamente" entre el suelo y los gases (absorción-emisión).

TRANSMISIVIDAD Y LEY DE BOURGUER-LAMBERT- BEER

Como sabéis, no toda la luz solar que atraviesa la atmósfera (en los huecos sin nubes) llega al suelo, sino que parte es absorbida y rápidamente reemitida en todas las direcciones. No debemos confundir la reemisión con la difusión por Rayleigh o de Mie.

Según la ley de Kirchhoff, en condiciones estables (energéticas) la emitancia coincide con la absortancia. y según la ley de Lambert, la absortancia se puede expresar como:

A = 1 - It / I0 = 1 - 10 -e bc

Donde c es la concentración del soluto en moles / litro de solución, e una constante denominada coeficiente de absortividad molar cuyas unidades son: cm -1 litro / mol y b en cm es el recorrido óptico de la luz. Si tengo tiempo más adelante os explicaré como se obtiene b•c

Dilatación Lineal, Superficial y Volumétrica

DILATACIÓN LINEAL

La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.

Para estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra metálica de longitud inicial L0 y temperatura θ0.

Si calentamos esa barra hasta que la misma sufra una variación de temperatura Δθ, notaremos que su longitud pasa a ser igual a L (conforme podemos ver en la siguiente figura):

Matemáticamente podemos decir que la dilatación es:

Pero si aumentamos el calentamiento, de forma de doblar la variación de temperatura, o sea, 2Δθ, entonces observaremos que la dilatación será el doble (2 ΔL).

Podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional a la variación de temperatura.

Imaginemos dos barras del mismo material, pero de longitudes diferentes. Cuando calentamos estas barras, notaremos que la mayor se dilatará más que la menor.

Podemos concluir que, la dilatación es directamente proporcional al larco inicial de las barras.

Cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud, pero de materiales diferentes, notaremos que la dilatación será diferentes en las barras.

Podemos concluir que la dilatación depende del material (sustancia) de la barra.

De los ítems anteriores podemos escribir que la dilatación lineal es:

Donde:

L0 = longitud inicial.

L = longitud final.

ΔL = dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0)

Δθ = θ0 – θ (variación de la temperatura)

α = es una constante de proporcionalidad característica del material que constituye la barra, denominada como coeficiente de dilatación térmica lineal.

De las ecuaciones I y II tendremos:

La ecuación de la longitud final L = L0 (1 + α . Δθ), corresponde a una ecuación de 1º grado y por tanto, su gráfico será una recta inclinada, donde:

L = f (θ) ==> L = L0 (1 + α . Δθ).

Observaciones:

Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β ou γ, tienen como unidad:

(temperatura)-1 ==> ºC-1

DILATACIÓN SUPERFICIAL

Es aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, o sea, la variación del área del cuerpo

Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar una placa metálica de área inicial S0 y temperatura inicial θ0. Si la calentáramos hasta la temperatura final θ, su área pasará a tener un valor final igual a S.

La dilatación superficial

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