Termometría y Propagación del Calor
La Termología es la parte de la Física que estudia el calor y todos los fenómenos térmicos.
La Termometría es la parte de la Termología que estudia la temperatura y sus escalas de medida.
Calor y energía térmica en tránsito, o sea, es energía térmica que se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura hacia otro de menos temperatura.
Temperatura es el grado de las agitaciones de moléculas contenidas en un cuerpo.
Energía Térmica es la suma de las energías cinéticas de las moléculas de un cuerpo. La energía térmica de un cuerpo depende de su temperatura y de su masa.
Midiendo Temperatura
Para medir la temperatura de un cuerpo es necesario el uso de un termómetro. En la construcción de termómetros se adoptan escalas termométricas, las principales escalas termométricas existentes son:
- Celsius
- Fahrenheit
- Kelvin (conocida como escala absoluta)
Las escalas termométricas poseen dos puntos importantes, denominados puntos fijos fundamentales, son los puntos de hielo (ph) y punto de vapor de agua (pv)
Punto de Vapor: Este punto corresponde a temperatura del agua que está transformándose en vapor bajo presión normal.
Punto de Hielo: Punto correspondiente a temperatura del Hielo que esta transformándose en agua.
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ESCALA CELSIUS ……….. .ph…0o C….. ……………………………………..Pv …100o C |
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ESCALA FAHRENHEIT ……….. .ph…32o F….. ……………………………………Pv …212o F |
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ESCALA KELVIN ……….. .ph…273 K….. ……………………………………Pv …373 K |
Fórmulas de Conversión de Temperatura entre las principales Escalas.
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Fórmulas de Conversión de Variación de Temperatura entre las principales Escalas
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Propagación del Calor
Calor es energía térmica en tránsito, o sea, es energía que se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura.
La propagación del calor se puede verificar a través de tres procesos diferentes:
- Conducción
- Irradiación
- Convección
El sentido de la propagación del calor ocurre siempre desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
Conducción
La conducción térmica es la propagación del calor en que la energía térmica es transmitida de partícula a partícula, mediante las colisiones y alteraciones de las agitaciones térmicas.
En la conducción térmica no existe transporte de partículas o de materia, existe solamente transmisión de energía térmica.
La conducción térmica es el fenómeno que ocurre cuando cuerpos en temperaturas diferentes son puestos en contacto.
Ejemplos: Calentamiento de un objeto metálico, calentamiento de un objeto que se calienta a través del contacto con un líquido o un sólido.
Irradiación
Irradiación es la propagación de calor hecha por medio de ondas electromagnéticas (rayos infrarrojos) que atraviesan, inclusive el vacío.
No es necesario un medio material para transmitir la energía térmica.
El dióxido de carbono y vapor de agua de la atmósfera dificultan la propagación de los rayos infrarrojos, con esto, la energía térmica emitida por la Tierra queda, en parte, retenida (efecto estufa).
Ejemplos: El calor emitido por el sol a la Tierra, el calor emitido por una hoguera, horno, lámparas, etc.
Convección
Forma típica de propagación de calor en los fluidos (líquidos y gases), donde la propia materia calentada es la que se desplaza, o sea, existe transporte de materia.
Cuando calentamos un recipiente sobre una llama, la parte del líquido en su interior en contacto con el fondo del recipiente se calienta y su densidad disminuye. Con eso, el sube al paso que el líquido más frío, por tener una densidad mayor, desciende ocupando su lugar; esto se llama corrientes de convección.
Las corrientes de convección son válidas también para el aire.
Ejemplos son, el aire provisto por una heladera, un exaustor, calentador, hoguera, chimenea, etc., las inversiones térmicas, las brisas marítimas y terrestres, entre otras.
Conductividad Térmica
La Tabla a continuación, provee el coeficiente de conductividad térmica de varios materiales. Los que tienen alto valor K son buenos conductores de calor (por ejemplo los metales); los que tienen bajo valor K son malos conductores de calor, o aislantes térmicos (por ejemplo, la madera)
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Material |
K ( cal /s . cm . o C ) |
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Aire seco |
0,00006 |
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Lana |
0,00009 |
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Papel |
0,003 |
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Agua |
0,0014 |
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Vidrio |
0,0015 |
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Concreto |
0,0025 |
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Hielo |
0,0040 |
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Hierro |
0,17 |
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Latón |
0,26 |
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Aluminio |
0,50 |
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Oro |
0,70 |
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Plata |
0,97 |