Propiedades Térmicas de la Materia

La sensación  de calor o de frío  está estrechamente relacionada con nuestra vida cotidiana, la energía  térmica es aquella  que posee  un cuerpo en virtud  de su movimiento energético, la energía térmica  tiene  que ver  con todos  los aspectos de la vida  diaria , desde  cocinar loa alimentos hasta  calentarse las manos entre otros ejemplos.

Calor y Temperatura

Cuando se toca  una taza caliente, la energía  térmica penetra en  la mano porque la taza esta mas caliente  que la mano, la dirección de la transferencia de energía  es siempre  de un cuerpo  caliente  a uno vecino más frío , la cantidad  que expresa que tan  caliente o frío  es algo  con respecto de un cuerpo se den omina temperatura.

La temperatura de una sustancia  es  la medida  de la energía  cinética media de sus moléculas. El calor  de una sustancia  es la suma  de la energía cinética  de todas  las moléculas. Se define como la transferencia de energía térmica que se da 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 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: Dos tazas de café una más caliente que la otra se encuentra cerca en un determinado lapso de tiempo las dos tazas de café se encuentran a la misma temperatura).

El calor fluye mientras  que la energía  térmica  puede o no hacerlo, una vez que se transfiere  calor a un cuerpo  o sustancia, deja  de ser  calor y se convierte en energía térmica.

La energía calórica o térmica puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energía térmica. La energía existe en varias formas.

Equilibrio Térmico

El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales,en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio término.

Se podría comprobar  que el cuerpo  más caliente  se iría  enfriando, mientras que el más  frío se iría  calentando , después de cierto  tiempo  se notaría  que los cuerpos  alcanzarán una misma temperatura , dos o más cuerpos  en contacto y aislados  de influencias  externas  tienden a una estado final . “Denominada  estado de equilibrio térmico, que se caracteriza  por la uniformidad en la temperatura de los cuerpos”  

El de equilibrio térmico es un concepto que forma parte de la termodinámica, la rama de la física que se ocupa de describir los estados de equilibrio a un nivel macroscópico.

Cuando dos sistemas se encuentran en contacto mecánico directo, o en su defecto, separados mediante una superficie que facilita la transferencia de calor, superficie diatérmica, se dirá que ambos están en contacto térmico. Mientras tanto, al cabo de un tiempo, aunque los dos sistemas que se hallan en contacto térmico se encuentren dispuestos de tal manera que no puedan mezclarse o aunque estén colocados en el interior de un espacio en el cual es imposible que intercambien calor con el exterior, indefectiblemente, alcanzarán el estado de equilibrio térmico.

Termómetros

Un termómetro es in instrumento  que por medio  de una escala marcada, puede dar una indicación  de su propia temperatura. El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; éste podría considerarse el predecesor del termómetro. 

Consistía en un tubo de vidrio terminado en una esfera cerrada; el extremo abierto se sumergía boca abajo dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el líquido, éste subía por el tubo, Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada.

Tipos de Termómetros

Termómetro de vidrio o de líquidos: Hechos con vidrio sellado, muestra la temperatura por medio del nivel al que llega el mercurio o alcohol en una escala graduada. Estos líquidos se dilatan y contraen debido a los cambios de temperatura. Generalmente, la escala de medición que usa es Celsius, aunque también se puede expresar en grados Fahrenheit.  Actualmente estos termómetros contienen alcohol coloreado debido al peligro que significa el contacto con el mercurio. 

Pirómetros o termómetros sin contacto:Estos miden la temperatura a partir de la radiación de calor emanada por los objetos. Estos termómetros permiten utilizarse si tener que tocar los objetos, lo que permite medirlos cuando están en movimiento o alejados, así como también cuando sus temperaturas son muy elevadas.

Termómetros con lámina bimetálica: Como su nombre indica, están compuestos por dos láminas de metálicas cuyos coeficientes de dilatación son diferentes. Cuando se produce un cambio de temperatura, una de las láminas se curva primero y este movimiento se traduce en una aguja que señala la temperatura.   

Termómetros de gas: Este clase de termómetros puede funcionar tanto a volumen como a presión constante. Al poseer un sistema de medición muy preciso, suelen ser utilizados para ajustar otros termómetros.

Termómetros de resistencia: Estos miden la temperatura a través de un alambre de platino que es unido a una resistencia eléctrica que cambia según la temperatura. Generalmente se usa para medir temperaturas exteriores, es muy preciso, aunque lento.

Par térmico o termopar: Estos termómetros miden la temperatura de manera muy veloz, generalmente se utilizan en laboratorios. Miden la temperatura a través de una resistencia eléctrica que genera un voltaje el cual varía según la temperatura de conexión.

Termómetros digitales: Estos termómetros miden la temperatura por medio de un circuito electrónico. La información que captan es enviada a un microchip que la procesa y la muestra numéricamente en la pantalla digital. Son de fácil uso, rápidos, precisos y económicos.