http://www.youtube.com/watch?v=Zv0_ZVzZ3E0 

1.- CONCEPTO DE CALOR

Es la transferencia de energía térmica desde un sistema a otro de menor temperatura. La energía térmica puede ser generada por reacciones químicas (como en la combustión), reacciones nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.

El calor siempre se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a diferentes temperaturas y el flujo de calor siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

El calor puede ser transferido por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos los mecanismos anteriores se encuentran presentes en mayor o menor grado.

El calor que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos no tienen calor, sino energía interna. El calor es la transferencia de parte de dicha energía interna (energía térmica) de un sistema a otro, con la condición de que estén a diferente temperatura.

En resumen: El calor es una forma de energía que está asociada al movimiento de los átomos y moléculas, además de otras partículas que forman la materia. El calor es una cantidad de energía. Dos cuerpos en contacto intercambiarán esta energía hasta que su temperatura sea equilibrada. Las formas de transferencia de esta energía son: conducción, convección y radiación.

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2.- CONCEPTO DE TEMPERATURA

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor, y si fuere frío tendrá una temperatura menor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que es mayor la energía sensible de un sistema se observa que esta más "caliente" es decir, que su temperatura es mayor.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).

Dicho lo anterior, se puede definir la temperatura como la cuantificación de la actividad molecular de la materia.

El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.

Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.

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3.- DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

 - La temperatura no es energía sino una medida de ella.

- El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale enfriamiento.

 - Una misma cantidad de calor calentará mucho más un cuerpo pequeño que un cuerpo grande, o sea, la variación de temperatura es proporcional a la cantidad de calor.

 - Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se mueven con mayor energía.

 Por ejemplo: La temperatura de un vaso de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo, al ser mas grande, tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total.

- El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía.

Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más ala que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura.

 - La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía.

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4.- MEDICIONES DEL CALOR Y TEMPERATURA

 Se han inventado muchos instrumentos para medir la temperatura de forma precisa. Todo empezó con el establecimiento de una escala de temperaturas. Esta escala permite asignar un número a cada medida de la temperatura.

A principios del siglo XVIII, Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) de origen alemán y se duda que sea polaco, que inventó el termómetro de alcohol en 1709 y el termómetro de mercurio en 1714. La escala de temperatura Fahrenheit fue desarrollada en 1724. Creó la escala Fahrenheit. Fahrenheit asignó al punto de congelación del agua una temperatura de 32 grados y al punto de ebullición una de 212 grados. Su escala está anclada en estos dos puntos.

Unos años más tarde, en 1743, Anders Celsius (1701-1744) fue un astrónomo suizo que inventó la escala Celsius en 1742. Usando los mismos puntos de anclaje Celsius asignó al punto de congelación del agua una temperatura de 0 grados y al de ebullición una de 100 grados (de ahí el nombre centi, que quiere decir cien, y grado). La escala Celsius se conoce como el Sistema Universal. Es el que se usa en la mayoría de los países y en todas las aplicaciones científicas.

Lord William Kelvin (1824-1907) fue un físico Escocés que inventó la escala en 1854. Hay un límite a la temperatura mínima que un objeto puede tener. La escala Kelvin está diseñada de forma que este límite es la temperatura 0.

A la temperatura del cero absoluto no hay movimiento y no hay calor. Es cuando todo el movimiento atómico y molecular se detiene y es la temperatura más baja posible. El cero absoluto tiene lugar a 0 grados Kelvin, -273.15 grados Celsius o -460 grados Fahrenheit. Todos los objetos tienen una temperatura más alta que el cero absoluto y por lo tanto emiten energía térmica o calor.

En un objeto frío las moléculas se mueven lentamente y en uno caliente se mueven deprisa. Cuando dos objetos se ponen en contacto sus movimientos moleculares medios se igualan y cuando esto ocurre se dice que han alcanzado equilibrio térmico.

TERMOMETROS

Termómetro Clínico:

        El termómetro marca la temperatura gracias al mercurio que contiene, el cual se expande con el calor. El pequeño conducto que corre a todo lo largo de la parte interna del cristal, tiene un estrechamiento que impide el regreso del metal cuando ya no está en contacto con el paciente.

Este es el termómetro casero y sirve para detección de temperatura en la salud.

Ahora se dice que para ahorrarse líos existe el termómetro clínico digital que permite una lectura gracias a un censor que se encuentra en la punta y hace una lectura que se registra en la pantalla.

Termómetro de Gas:

         El termómetro de gas se compone de un recipiente lleno de gas unido a un capilar en forma de "U" lleno de mercurio. El nivel de mercurio se mantiene constante, por lo que el volumen de gas no varía. Por lo tanto, es la presión (atmosférica + columna de mercurio) la variable que utilizamos para medir la temperatura. Como el volumen es constante, la presión varía linealmente con la temperatura.

Pirómetro Óptico:

Un pirómetro óptico es un instrumento utilizado para medir la temperatura de un cuerpo. Funciona comparando el brillo de la luz emitida por la fuente de calor con la de una fuente estándar.
El pirómetro consta de dos partes: un telescopio y una caja de control. El telescopio contiene un filtro para color rojo y una lámpara con un filamento calibrado, sobre el cual la lente del objetivo enfoca una imagen del cuerpo cuya temperatura se va a medir. También contiene un interruptor para cerrar el circuito eléctrico de la lámpara y una pantalla de absorción para cambiar el intervalo del pirómetro.

Este tipo de pirómetro óptico mide una temperatura que alcanza los 2.400 ºF, pero existen otros más complejos que pueden alcanzar los 10.000 ºF (5.538 ºC) o más.

También existe otro tipo de pirómetro, llamado termoeléctrico, que funciona de forma satisfactoria hasta los 3.000 ºF (1.649 ºC).

Termómetro de Radiación:

Lo ultimo de tecnología casera o clínica para mediciones de temperatura corporal eliminando el riesgo al tomar la temperatura de niños pequeños i de personas ancianas, como la posibilidad de perforar el intestino o de una contaminación bacteriana.

El instrumento mida la intensidad de la radiación que procede del tímpano y los tejidos circundantes y convierte esta información a una lectura numérica normal. El tímpano es un lugar especialmente apropiado para medir la temperatura corporal porque esta cercadle hipotálamo, que es el centro de la temperatura del organismo.

Termómetro infrarrojo de oído:

La innovadora tecnología por infrarrojos permite la medición de la temperatura en el oído en un segundo

Ofrece la posibilidad de medir la temperatura superficial de los siguientes objetos

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  • Temperatura de la leche del biberón

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  • Temperatura del agua del baño del bebé

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  • Temperatura ambiente

Diseño ergonómico especial

La medición puede realizarse incluso mientras el niño duerme

Emite una alarma cuando hay fiebre

Puede intercambiar entre °C y °F

Al encender muestra automáticamente el valor de la última medición

Intervalo de medición de 0 °C a 100 °C

Los termómetros digitales electrónicos ofrecen ciertas ventajas sobre los de mercurio. Éstos obtienen lecturas de temperatura más rápido y su pantalla digital es fácil de leer. Tampoco hay riesgo de vidrio roto o de mercurio.

La ventaja clave de los termómetros infrarrojos es su velocidad. Miden rápidamente, usualmente en segundos. Los termómetros infrarrojos miden el calor termal generado por superficies y cavidades. Los censores infrarrojos no pueden medir el calor o la temperatura debajo de la superficie.

DILATACION

La experiencia muestra que los sólidos se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. La dilatación y la contracción ocurren en tres dimensiones: largo, ancho y alto.

A la variación en las dimensiones de un sólido causada por calentamiento (se dilata) o enfriamiento (se contrae) se denomina Dilatación térmica.

La dilatación de los sólidos con el aumento de la temperatura ocurre porque aumenta la energía térmica y esto hace que aumente las vibraciones de los átomos y moléculas que forman el cuerpo, haciendo que pase a posiciones de equilibrio más alejadas que las originales. Este alejamiento mayor de los átomos y de las moléculas del sólido produce su dilatación en todas las direcciones.

• Dilatación lineal

La dilatación o la contracción se producirá en las tres direcciones del espacio, pero para simplificar el problema en el caso de los sólidos y suponiendo que unas de las dimensiones es mucho mayor que las otras dos, en muchas ocasiones se habla de dilatación únicamente en una dirección. En este caso se denomina dilatación lineal.

*Para entender mejor lo que es calor y temperatura, podemos ver el siguiente video.