CALOR Y TEMPERATURA

CALOR  Y  TEMPERATURA



Introducción:

El cuerpo humano debe mantener su temperatura a unos 37 C eso se logra a través de la energía desprendida por los alimentos que ingerimos  y por el proceso propio de la respiración.
Decimos que la piel es nuestro primer termómetro, ella nos dá la idea de frío y calor pero es solo una sensación. Podemos ver en un día frío gente muy abrigada y al mismo tiempo otras mas bien desabrigadas, sin embargo la temperatura es la misma. Si traemos a una persona que vive sobre la línea del ecuador a BS AS un día primaveral sentirá seguramente frío, en cambio un esquimal sentirá ese mismo día calor ¿quien tiene razón? pues ambos. ¿puedes decir el motivo?

actualmente se considere el calor como energía en tránsito, los cuerpos ceden y ganan calor pero no lo poseen. una bebida fría puesta a la temperatura del medio ambiente seguramente se calentará y viceversa.

La temperatura es la medida de la Energía cinética media de las moléculas de un determinado cuerpo.cuando un cuerpo recibe calor aumenta la energía cinética de sus moléculas por lo tanto aumenta su temperatura. Si nos frotamos las manos lo notaremos claramente.

Medida de la temperatura

Escalas termométricas:

Desde la antiguedad se buscó la forma de determinar mediante un valor dado cual era el grado de calor de un cuerpo. se idearon entonces aparatos muy ingeniosos que por dilatación de un líquido incorporado en su interior marcara ó cuantificara ese valor.  así nacieron las distintas escalas termométricas, siendo las más conocidas y empleadas:

Escala centígrada

Escala Fahrenheit 

Escala Kelvin

Escala Remur

La escala Centígrada es la empleada por nosotros, está dividida en 100 partes iguales y posee dos puntos fijos:  El cero que corresponde al punto de fusión del agua pura y el 100 que corresponde al punto de ebullición del agua pura. ambas tomadas a 1 atmósfera de presión. Es aplicable en los países latinos.

La escala Fahrenheit es usada en los países anglo- sajones y posee dos puntos:  32 F corresponden a nuestro 0C y 212 F que corresponden a nuestro 100C, luego la escala se divide en 180 partes iguales.

La escala Kelvin ó absoluta fija el valor de 0 K a la temperatura más baja que puede existir, a esa temperatura el mismísimo electrón deja de vibrar, y se corresponde con el valor de - 273 C  (bajo cero!!!)
273 K equivalen a o C y 373 K a 100 C. El cero absoluto practicamente fué alcanzado en la década del 60.

La escala Remur es poco usada y posee dos puntos el cero y el 80 que corresponden a nuestro cero y 100 respectivamente.

Fórmulas de equivalencias ó de conversión:


  C  =    F - 32  =  K - 273  =  R
100          180          100         80


Esta fórmula es muy práctica y sencilla aunque ya muchos no la utilizan.


La medida del calor:


El científico británico James P Joule (1818 - 1889)  demostró que un trabajo mecánico determinado siempre producía la misma cantidad de calor. usó un aparato llamado calorímetro de Joule consistente en un recipiente aislado que tenía un agitador en su interior movido por una  polea en la cual se dejaba caer una pesa metálica. se vió que para aumentar en 1 grado Celsius cada gramo de agua era necesaria una energía de 4,18 Joules.

La caloría es la cantidad de energía que debe absorver un gramo de agua a 15,5 C para aumentar su temperatura en 1 C.  Es decir pasar de 15,5C a 16,5C. (a menores temperaturas se necesitarian más calorías y a mayores menos).

La relación es:  1 cal =  4,18 Joule

también 1Kcal = 4,18 Kjoule. (kilo)

así se demostró que el calor era solo un tipo más de energía.

Transmisión del calor:

hay tres formas de transmisión:

1) Conducción:  Las moléculas de un cuerpo absorven calor directamente de una fuente de calor. por ej si coloco una varilla metálica sobre el fuego ésta toma calor. las moléculas vibran pero sin desplazarse solo le transmiten esa vibración a las moléculas vecinas. Toda la varilla puede llegar a calentarse.

2)  Convección:    Si enciendo una estufa el ambiente se calienta y se establecen corrientes de convección el aire caliente posee menos densidad que el aire frío entonces asciende desplazando las capas de aire superiores que son obligadas a bajar y se genera así una corriente de convección. Lo mismo sucede al calentar agua en un recipiente. las moléculas en éste caso viajan por el líquido ó por el aire. también aumenta la vibración molecular por el aumento de su energía cinética.

3) Radiación:    Es la forma de propagación del calor en el vacío. por ej el sol envía calor constantemente a la tierra por radiación.


Efectos del calor:

El calor dilata los cuerpos.

Al calentar un sólido éste aumenta su longitud y espesor en el caso de ser una varilla plana y aumenta su diámetro en el caso de ser una bolilla.
Las tapàs de válvulas y la tapa propiamente dicha de los motores de coches se apretan con un determinado torque para evitar que se deformen por efecto de las altas temperaturas de trabajo, lo mismo ocurre con los rieles de las vías de trenes, las vias presentan una determinada separación para permitir su dilatación. Los caminos presentan cintas de brea por el mismo motivo.
Los líquidos y gases también se dilatan con el calor. Una aplicación es el termómetro que aprovecha la dilatación del mercurio interior ó del alcohol coloreado que lleva para medir temperaturas.

Si colocamos un globo ó una pelota en un lugar caliente (aunque no tanto) se dilatan y pueden llegar a explotar.
como anécdota personal cierta vez me explotó una pelota de fútbol muy inflada cuando la puse en el interior del coche.
lo mñás peligroso es la dilatación de los neumáticos en ruta, cuando la presión de inflado es alta. conviene inflarlos con menos presión a la indicada en los meses de verano.