En el tercer tema se analiza la diferencia existente entre calor y temperatura, distingue las diferentes escalas de temperatura y la conversión de unidades entre ellas, cuales son las unidades para medir el calor; investigar sobre la capacidad calorífica, el calor específico y el calor latente de los cuerpos, realizar los cálculos para calcular la cantidad de calor que requiere un cuerpo para aumentar o disminuir la temperatura. Por último, se analizarán las leyes de los gases, aplicaciones y consideraciones prácticas.
1. teorema de torricelli
El físico Evangelista Torricelli fue el primero en calcular con qué velocidad sale agua de una perforación. El teorema de Torricelli o principio de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad.
“La velocidad que adquiere un fluido, contenido en un depósito, al salir por una perforación, es igual a la velocidad que adquiere un cuerpo en caída libre, soltado desde la superficie libre del fluido”
El teorema de Torricelli es una aplicación del Teorema de Bernoulli.
Checa la practica experimental que hicimos respecto a el tema de Torricelli
2. Escalas de temperatura
Colaboración: Aguascalientes - Veracruz.
Temperatura
La temperatura es una magnitud física que indica la energía interna de un cuerpo, de un objeto o del medio ambiente en general, medida por un termómetro.
Dicha energía interna se expresa en términos de calor y frío, siendo el primero asociado con una temperatura más alta, mientras que el frío se asocia con una temperatura más baja. Las unidades de medida de temperatura son los grados Celsius (ºC), los grados Fahrenheit (ºF) y los grados Kelvin (K). El cero absoluto (0 K) corresponde a -273,15 ºC.
Fahrenheit :Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) era un físico alemán que inventó el termómetro de alcohol en 1709 y el termómetro de mercurio en 1714. La escala de temperatura Fahrenheit fue desarrollada en 1724. Fahrenheit originalmente estableció una escala usando la temperatura de agua salada helada y la temperatura del cuerpo humano. haciendo que el intervalo entre el punto de ebullición y congelamiento del agua salada fuera de 180 divisiones (y haciendo que la temperatura del cuerpo fuese 98.6°F). La escala Fahrenheit es utilizada en el (SUEU) Sistema Único de los Estados Unidos.
Celsius :Anders Celsius (1701–1744) fue un astrónomo suizo que inventó la escala centígrada en 1742. Celsius escogió el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua como sus dos temperaturas de referencia para dar con un método simple y consistente de un termómetro de calibración. Celsius dividió la diferencia en la temperatura entre el punto de congelamiento y de ebullición del agua en 100 divisiones (de ahí el nombre centi, que quiere decir cien, y grado). Después de la muerte de Celsius, la escala centígrada fue llamada escala Celsius y el punto de congelamiento del agua se fijo en 0°C y el punto de ebullición del agua en 100°C. La escala Celsius toma precedencia sobre la escala Fahrenheit en la investigación científica porque es más compatible con el formato basado en los decimales del Sistema Internacional (SI) del sistema métrico. Además, la escala de temperatura Celsius es comúnmente usada en la mayoría de países en el mundo.
Kelvin : La tercera escala para medir la temperatura es comúnmente llamada Kelvin (K). Lord William Kelvin (1824–1907) fue un físico Escocés que inventó la escala en 1854. La escala Kelvin está basada en la idea del cero absoluto, la temperatura teórica en la que todo el movimiento molecular se para y no se puede detectar ninguna energía.
La teoría, el punto cero de la escala Kelvin es la temperatura más baja que existe en el universo: −273 ºC. La escala Kelvin usa la misma unidad de división que la escala Celsius. Puesto que no hay números negativos en la escala Kelvin (porque teóricamente nada puede ser más frío que el cero absoluto), es muy conveniente usar la escala Kelvin en la investigación científica cuando se mide temperatura extremadamente bajas.
Solo es cuestión de seguir las formulas😄
3. Calor
Las unidades de Calor en el sistema internacional de unidades es el Joule. Sin embargo, se utiliza con más frecuencia la unidad denominada caloría.
Caloría en Física es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un GRAMO de agua, en un grado centígrado.
Por otro lado se ha observado que al suministrar la misma cantidad de calor a dos sustancias diferentes el aumento de temperatura no es el mismo. En este caso nos estaremos refiriendo a una propiedad de las sustancias llamada Capacidad calorífica y se define como:
Capacidad Calorífica (C) se define como la relación existente entre la cantidad de calor ΔQ que recibe y su correspondiente elevación de temperatura ΔT. Su ecuación matemática sería:
Las unidades en que se puede expresar la Capacidad Calorífica pueden ser: Cal/°C, Kcal/°C, J/°C, J/ºk o BTU/°C.
Se observó también que al calentar dos trozos de hierro, uno de 2 kg y otro de 10 kg, la relación ΔQ/ΔT = C es diferente entre los dos trozos, aunque se trate de la misma sustancia. Pero si dividimos ambos resultados entre sus masas correspondientes el valor se vuelve igual para ambos casos, es decir, se vuelve constante. A esta relación C/m = Constante se le dio el nombre de Calor específico (Ce) o Capacidad Calorífica específica y es una propiedad característica y exclusiva de cada sustancia.
Es importante definir el concepto de CALOR ESPECÍFICO
Es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado de la temperatura de una unidad de masa y aclaramos que cada sustancia tiene su propio valor de calor específico.
La fórmula que nos permite determinar la cantidad de calor (Q) cedida o absoluta por un cuerpo de masa y calor específico, cuando su temperatura inicial varía hasta la temperatura final se puede calcular mediante la fórmula:
Checa los ejercicios realizados en clase
4. leyes de los gases
Un gas se caracteriza porque sus moléculas están muy separadas unas de otras, razón por la cual carecen de forma definida y ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.
Son fluidos como los líquidos, pero se diferencian de éstos por ser sumamente compresibles debido a la mínima fuerza de cohesión entre sus moléculas. De acuerdo con la teoría cinética molecular, los gases están constituidos por moléculas independientes como si fueran esferas elásticas en constante movimiento, chocando entre sí y contra las paredes del recipiente que lo contiene.
Cuando la temperatura de un gas aumenta, se incrementa la agitación de sus moléculas y en consecuencia se eleva la presión. Pero, si la presión
permanece constante, entonces aumentará el volumen ocupado por el gas. Si un gas se comprime, se incrementan los choques entre sus moléculas y se eleva la cantidad de calor desprendida, como resultado de un aumento en la energía cinética de las moléculas.
Todos los gases pueden pasar al estado líquido siempre y cuando se les comprima a una temperatura inferior a su temperatura crítica. La temperatura crítica de un gas es aquella temperatura por encima de la cual no puede ser licuado independientemente de que la presión aplicada sea muy grande. Los gases licuados tienen muchas aplicaciones, tal es el caso del oxígeno líquido utilizado en la soldadura autógena o el hidrógeno líquido que sirve como combustible de las naves espaciales.
Los gases cuyo punto de ebullición se encuentra cercano a la temperatura del medio ambiente, generalmente se conservan en estado líquido a una alta presión en recipientes herméticamente cerrados, como son los tanques estacionarios o móviles en los que se almacena gas butano de uso doméstico, o el gas de los encendedores comerciales de cigarrillo.
Un gas ideal es un gas hipotético que posibilita hacer consideraciones prácticas que facilitan algunos cálculos matemáticos. Se le supone conteniendo un número pequeño de moléculas, por tanto, su densidad es baja y su atracción intermolecular es nula.
Debido a ello, en un gas ideal el volumen ocupado por sus moléculas es mínimo, en comparación con el volumen total, por este motivo no existe atracción entre sus moléculas.
Es evidente que en el caso de un gas real sus moléculas ocupan un volumen
determinado y existe una relativa atracción entre las mismas Sin embargo, en muchos casos estos factores son insignificantes y el gas puede considerarse como ideal.
La teoría cinética de los gases parte de la suposición de que las moléculas de un gas están muy separadas y se mueven en línea recta hasta que al encontrarse con otra molécula se colisionan con ella o con las paredes del recipiente que las contiene.
Sus consideraciones principales son:
1. Los gases están constituidos por moléculas de igual tamaño y masa para un mismo gas, pero serán diferentes si se trata de gases distintos.
2. Las moléculas de un gas contenido en un recipiente se encuentran en constante movimiento, razón por la cual chocan entre sí o contra las paredes del recipiente que las contiene.
3. Las fuerzas de atracción intermoleculares son despreciables, pues la distancia entre molécula y molécula es grande comparada con sus diámetros moleculares.
4. El volumen que ocupan las moléculas de un gas es despreciable en comparación con el volumen total del gas.
