La temperatura es la medida de la
energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más
empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrado °C)
y la Escala Kelvin ( ºK.)
El calor es la transferencia de
energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de
menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la
transmisión de energía. Es decir, el calor es la energía total del movimiento
molecular.
El calor es el responsable del aumento
o disminución de la temperatura.
La
energía térmica es la forma de energía que interviene en los fenómenos
caloríficos. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto,
el caliente comunica energía al frío; el tipo de energía que se cede de un
cuerpo a otro como consecuencia de una diferencia de temperaturas es
precisamente la energía térmica.
La transmisión de calor siempre ocurre
desde el cuerpo más caliente al más frío. Se puede dar por tres mecanismos: conducción, convección y radiación.
Conducción
El proceso por el que se transmite
calor de un punto a otro de un sólido, en la conducción se transmite energía
térmica, pero no materia. Los átomos del extremo que se calienta, empiezan a
moverse más rápido y chocan con los átomos vecinos transmitiendo la energía
térmica.
Las sustancias tienen distinta conductividad
térmica, existiendo materiales conductores térmicos y aislantes térmicos.
Conductores térmicos: Son aquéllas sustancias que
transmiten rápidamente la energía térmica de un punto a otro. Por ejemplo,
los metales.
Aislantes térmicos: Son aquéllas sustancias que
transmiten lentamente la energía térmica de un punto a otro. Ejemplos:
Vidrio, hielo, ladrillo rojo, madera, corcho, etc. Suelen ser materiales
porosos o fibrosos que contienen aire en su interior.
Convección
La convección es el proceso por el que
se transfiere energía térmica de un punto a otro de un fluido (líquido o gas)
por el movimiento del propio fluido.
Al calentar, por ejemplo, agua en un
recipiente, la parte del fondo se calienta antes, se hace menos denso y sube,
bajando el agua de la superficie que está más fría y así se genera un proceso
cíclico.
En la convección se transmite energía
térmica mediante el transporte de materia.
Radiación
La radiación es la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales,
en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista
contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de
ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se
propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor
temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenómeno es el
planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se
transforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.
DILATACIÓN
De una forma general,
cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo (sólido o líquido), aumentamos la
agitación de las partículas que forman ese cuerpo. Esto causa un alejamiento
entre las partículas, resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo
(dilatación térmica). Por otra parte, una disminución en la temperatura de un
cuerpo, acarrea una reducción en sus dimensiones (contracción térmica).
Tipos de
Dilatación
- Dilatación Lineal
- Dilatación Superficial
- Dilatación Volumétrica
Dilatación Lineal
Más allá que la
dilatación de un sólido suceda en todas las dimensiones, puede predominar la
dilatación de apenas una de sus dimensiones sobre las demás. O aún, podemos
estar interesados en una única dimensión del sólido. En este caso, tenemos la
dilatación lineal (DL)
Dilatación Superficial
La dilatación
superficial corresponde a la variación del área de una placa, cuando sometida a
una variación de temperatura.
Dilatación Volumétrica
En este tipo de
dilatación, vamos a considerar la variación del volumen, esto es, la dilatación
en las tres dimensiones del sólido (longitud ancho y altura).
Dilatación de los Líquidos
Los sólidos tienen
forma propia y volumen definido, pero los líquidos tienen solamente volumen
definido. Así, el estudio de la dilatación térmica de los líquidos es realizado
solamente en relación a la dilatación volumétrica. Esta obedece a una ley
idéntica a la dilatación volumétrica de un sólido o sea, la dilatación volumétrica
de un líquido podrá ser calculada por las mismas fórmulas de la dilatación
volumétrica de los sólidos.
Dilatación del
Agua
En países donde
los inviernos son rigurosos, muchas personas dejan sus grifos goteando para no
permitir que el agua contenida en el sistema de cañerías se congele, debido al
pequeño flujo de agua que gotea y evitar que explote la instalación sanitaria.
De la misma forma,
en las laderas rocosas de estos países, con la llegada del invierno, las aguas
que se infiltran en las rajaduras de la roca se congelan y aumentan su
volumen, provocando los desmoronamientos.
En regla general,
al elevar la temperatura de una sustancia, se verifica una dilatación térmica.
En
tanto, el agua al ser calentada desde 0 ºC a 4 ºC, se contrae constituyéndose
una excepción al caso general.
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