Calor

Con el sentido del tacto puedes
saber la diferencia del
movimiento de las moléculas de
un cubo de hielo y agua
hirviendo. Si tocas el cubo de
hielo, tendrás una sensación de
frío en tu cuerpo, en donde
sabrás que el cubo está
demasiado helado; en cambio, si
acercas tu mano al agua
caliente, sentirás el vapor que
sale de ella. Al sentir el vapor
caliente, sabrás que no es buena
idea tocar el agua, ya que te
puedes quemar.

La percepción de la
energía calorífica

En la Grecia antigua medían la temperatura en calor y frío,
hacían experimentos muy simples, que se pueden
considerar como la termometría.
Galileo Galilei creó el primer
termómetro, pero solo tenía la
capacidad de señalar el frío, tibio y
caliente, pero no estaba graduado
(no tenia una escala), ya que no
decía la cantidad de las
variaciones de temperatura. Ya en
1611 Sanctorius, da la idea de un
termoscopio con escala.

En la teoría cinética, el calor es
una energía interna de los
cuerpos dada a cabo por el
movimiento de sus moléculas.

La termodinámica explica cómo se transporta el
calor y también cómo se presenta en cantidades
variables. Durante este proceso se ve involucrado la
temperatura, presión, el volumen de los cuerpos, lo
cual permite efectuar algunas aplicaciones en
máquinas térmicas e hidráulicas.

Diferencia entre calor y
temperatura

El calor es la energía en tránsito o movimiento de
dos cuerpos o sistemas, provenientes de la
existencia de diferencia de Temperaura entre
ellos.

La temperatura es una magnitud física, que nos indica si el cuerpo
esta frio o caliente, debido a la energía cinética que tengan las
partículas que le conforman. A mayor energía cinética, mayor es la
temperatura.
La temperatura también define el estado físico de la materia (solido,
liquido o gas).
La temperatura se mide con un instrumento llamado termómetro.

Cada vez que un cuerpo entra en calor, es porque sus partículas
están en un movimiento rápido y continuo, lo cual produce un
aumento de la temperatura de él.
En cambio, si el movimiento de las partículas disminuye, el calor
que se obtendrá será menor, y el cambio de temperatura será
también menor.

En resumen, dependiendo del calor que tenga el cuerpo, por el
movimiento de las partículas, determinara la temperatura de él.

Calor Partículas Temperatura

Un termómetro es un
instrumento que mide la
temperatura de un sistema
en forma cuantitativa. Una
forma fácil de hacerlo es
encontrando una sustancia
que tenga una propiedad
que cambie de manera
regular con la temperatura
como el mercurio (Hg)
dentro de un termómetro
de vidrio: al calentarse, se
expande; al enfriarse se
contrae, lo que se visualiza
dependiendo de la escala
con el que esté graduado.

Hay diferentes tipos de termómetros,
como el que se utiliza para medir la
temperatura de un cuerpo (termómetro
clínico), que al momento de que las
moléculas del cuerpo toquen el mercurio,
este tiende a subir.

También existe el pirómetro que se emplea para medir
temperaturas muy altas, (arriba de los 100° y debajo de los 0°C).

La escala Celsius, de simbología °C, es la
unidad térmica creada por Anders Celsius
en 1742. Esta escala pertenece al SI
(Sistema de Internacional de Unidades).

Celsius definió su escala en 1742
considerando las temperaturas de
congelación y ebullición del agua,
asignándoles originalmente los valores
100 °C y 0 °C respectivamente.

Esta escala es la más usada
cotidianamente, ya que la podemos
encontrar en los termómetros clínicos (de
mercurio y digitales), en los pirómetros, etc.

La escala Fahrenheit, de
simbología °F, fue propuesta
por Daniel Gabriel
Fahrenheit en 1714.
Esta escala estable como las
temperaturas de congelación y
evaporación del agua, 32 °F y
212 °F, respectivamente.
Esta escala fue diseñada a partir
de la escala Celsius (°C).

El grado Kelvin, de simbología
K, es la unidad
de temperatura de la escala
creada por William Thompson,
Lord Kelvin, en el año 1848,
sobre la base del grado
Celsius, estableciendo el punto
1 en el cero absoluto
(−273,15 °C) y conservando la
misma dimensión. Lord Kelvin,
a sus 24 años introdujo
la escala de temperatura
termodinámica, y la unidad fue
nombrada en su honor.

La temperatura, es una propiedad que expresa
el estado de agitación de cada una de las
moléculas de un cuerpo.

El equilibrio térmico es cuando dos cuerpos de
diferentes temperaturas, llegan a tener la
misma, donde el cuerpo con mayor
temperatura, le cede al de menor.

 Todos lo líquidos al
calentarse sufren una
aumento de volumen o
dilatación, esta hace
posible el funcionamiento
de los termómetros, ya que
los termómetros por lo
general usan el mercurio, y
este tiene el punto de
ebullición a 356.7 °C y el de
congelación a -39°C ya
que su punto de aplicación
será muy amplio.

-En la escala Fahrenheit, el punto
de fusión es a los 32°F y el punto
de ebullición es a los 212°F.

-En la escala Celsius, el punto de
fusión es a los 0°C y su punto de
ebullición es a los 100°C

-En el grado Kelvin, el punto de
fusión es a los 273 K y el punto de
ebullición es a los 373 K.

En nuestra propia casa o a nuestro alrededor, contamos con
aparatos y máquinas que nos ayudan a darnos conformidad de
climas, como es el aire acondicionado, usado principalmente
en temporada de altas temperaturas, o como la estufa, que se
usa cuando hay bajas temperaturas.

También tenemos
a los termos, cuya
función es
mantener la
temperatura de
un liquido o
alimento por un
largo tiempo. Esto
es posible ya que
cuenta con doble
pared reflectante,
lo que mantiene el
calor.

Todos los cuerpos al producir movimiento se dice
que tienen calor, un pizarrón, aunque no se mueva
tiene una pequeña cantidad de calor, esto es porque
toda sustancia sólida tiene movimiento en sus
moléculas, y el calor es la energía producida por el
movimiento de ellas.

La temperatura es la que determina la dirección en
que fluye el calor de un cuerpo a otro, en el momento
en que estén en contacto.
La transferencia de calor siempre ocurre de los
cuerpos de mayor T° a los de menor T°.

 Durante el transcurso del tiempo varios
científicos habían observado que el calor
se podía utilizar como una especie de
energía mecánica, James Prescott Joule
realizó experimentos, en el observó que el
agua al ser agitada varias veces sufre un
aumento de temperatura.

 Concluyó que la energía mecánica y la
energía que provoca las diferencias de
temperatura en el agua son equivalentes
en cantidad. Generalmente, cuando 4.180
Joule de energía se transfieren a calor,
cada gramo de agua eleva su temperatura
1°C es decir se obtiene una caloría; 4.180
joule equivalen a 1 caloría.

El calor que se requiere para
elevar la temperatura de 1 gramo
de agua en 1 °C se define como
una caloría.

JOULE: Todas las formas de
energía se miden en joule (J), es
la medida mas utilizada en todo
lugar. Aunque también se puede
utilizar la caloría (cal) para saber
el contenido nutricional de cada
alimento.

1 Joule = 0.24 cal.

Por lo regular, cada cuerpo al que se le aplique calor,
tiende a dilatarse (aumento del volumen), como es
en el caso de los cuerpos metálicos.
Pero hay una excepción ante este suceso. En el
caso del agua, ésta se dilata al disminuir su
temperatura de 4°C a 0°C.

Para que se produzca la
dilatación, participa
también el concepto de
calor específico.

El calor especifico es el
calor necesario para elevar
la temperatura en un grado
centígrado a un gramo de
la sustancia seleccionada.
Cada material contiene su
calor específico, y
dependiendo de él, será la
capacidad máxima de
dilatación ante cierta T°.

Dilatación Lineal: Es aquella en la que predomina la variación
en una dimensión del cuerpo, el largo de él.

Dilatación Superficial: Es aquella en la que predomina la
variación en dos dimensiones del cuerpo, el largo y el ancho de
él.

Dilatación Volumétrica: Es aquella en la predomina la
variación en tres dimensiones del cuerpo, el largo, el ancho y el
alto de él.

Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes.
Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus
estructuras.

Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen.
La variabilidad de forma (toma la forma del
recipiente que la contiene) y el presentar
propiedades muy específicas son características
de los líquidos.

Los gases: No tienen forma ni volumen fijos.
En ellos es muy característica la gran variación de
volumen que experimentan al cambiar las
condiciones de temperatura y presión.

Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio de la energía
térmica; durante este proceso isotérmico (proceso que absorbe energía para
llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la temperatura permanece
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. Cuándo dichas moléculas
se moverán en una forma independiente, transformándose en un liquido.

Solidificación: Es la conversión de un líquido a sólido por medio
del enfriamiento (exotérmico). 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.

Evaporación: En física, la evaporación es un proceso por el cual
una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras
haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión
superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce
a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada
aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de
ebullición.

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.

Existen máquinas que trabajan con el calor (Máquinas
térmicas), como las turbinas o el motor de un tren antiguo,
aunque también hoy en día existen trenes que trabajen con
vapor, los barcos, etc.
La primera ley de la termodinámica explica que cada vez
que se adquiera calor este se convertirá en una forma de
energía.

EXPLICACIÓN EJEMPLIFICANDO CON EL AUTOMOVIL
La gasolina es
transformada en calor al
quemarse, pero no todo ese
calor es aprovechado para
realizar el movimiento del
carro, en el cilindro del
pistón se requiere aire para
realizar la combustión, los
gases calientes son
expulsados y salen por el
escape, dejándolo al aire
libre, de aquí viene la
contaminación,
La entropía es la medida de
la cantidad de desorden.
La segunda ley de la
termodinámica establece
que a largo plazo, la

El motor de combustión interna de 4 tiempos es llamado así,
porque trabaja con una sucesión de cuatro tiempos del pistón en el
cilindro.

Primero: el cilindro baja, aspirando una mezcla de aire y combustible del
carburador al cilindro a través de la válvula de admisión abierta.

Segundo: la válvula se cierra, el pistón sube comprimiendo el aire y
combustible hasta una catorceava parte de su volumen original.

Tercero: una chispa eléctrica procedente de la bujía enciende el vapor
comprimido y origina una explosión que empuja el pistón hacia abajo con una
carga de varias toneladas. La biela transforma el movimiento de arriba-abajo
del pistón en movimiento rotativo del cigüeñal.

Cuarto: la válvula de escape se abre, el pistón vuelve a subí, obliga a salir a
los gases del cilindro para preparado para el siguiente tiempo de admisión y el
ciclo siguiente.

 Unrefrigerador se encarga de producir
una determinada cantidad de
enfriamiento. Para ello se auxilia de un
gas refrigerante ( amoniaco, freón 12,
etc.)

SÓLIDOS
• Se dice que un cuerpo
solido está formado por
átomos los cuales están
unidos y forman
moléculas, el cuerpo
sólido es rígido, porque
tiene una forma propia y
puede ser trasladado sin
necesidad de usar un
recipiente.

FLUIDOS
Los fluidos se caracterizan por la
adopción de la forma del
recipiente en que es metido (en el
caso de un liquido), aunque
algunos de ellos son
indispensables para la vida, como
el agua. Los gases también se
caracterizan por poseer esta
capacidad, ya que ambos tienen
sus átomos separados (agua)o
muy dispersos (gas).
La fluidez permite que los líquidos
y los gases puedan pasar por
pequeños orificios y dispersarse
rápidamente por el espacio en el
que estén.

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.

Físico holandés de origen
polaco.
Autor de numerosos inventos,
entre los que cabe destacar los
termómetros de agua y de
mercurio. Su contribución
teórica más relevante fue
el diseño de la escala
termométrica que lleva su
nombre, empleando como valor
cero de su escala los valores de
congelación y ebullición del
agua convencional en 32 y 212
grados respectivamente.

Físico y matemático británico,
conocido como lord Kelvin.
En 1846, a los veintidós años,
fue nombrado catedrático de
Filosofía natural de la
Universidad de Glasgow.
En 1847 conoció a Joule en el
curso de una reunión científica
celebrada en Oxford. Las ideas
de Joule sobre la naturaleza del
calor ejercieron sobre Kelvin,
llevándolo, en 1848, a la
creación de una escala
termodinámica para la
temperatura.

Fue uno de los más notables
físicos de su época, conocido
fundamentalmente por su
investigación en electricidad y
termodinámica. Nació el 24 de
diciembre de 1818 en Salford,
Gran Bretaña. Proveniente de
una acomodada familia
fabricante de cerveza,
Descubrió el Efecto Joule o
generación de calor al paso de
una corriente eléctrica, y
también enunció la Ley de
Joule.

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-google.cl

-fisica.net

-Libro de física de segundo medio

-Apuntes de las clases de física

-educarchile.cl

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