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.
