Experimento: Aislantes térmicos

Cuando dos cuerpos a distinta temperatura entran en contacto, el de mayor temperatura cede calor al de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico.

Podemos hacer que esta transferencia se realice más despacio si uno de los cuerpos está protegido por un material aislante. Un aislante, por tanto, dificulta la transferencia de calor.

Con este experimento vamos a investigar la capacidad aislante de algunos materiales.

Qué necesitas

  • Cubitos de hielo (procuraremos que sean todos iguales, del mismo tamaño)
  • Platos pequeños
  • Papel de periódico
  • Plástico para envolver alimentos
  • Papel de aluminio
  • Trozo de tela

Cómo lo hacemos

Si sacamos del congelador  cubitos de hielo, habrá una transferencia de calor del ambiente al hielo de manera que éste terminará fundiéndose y dejando un charco de agua.

En un plato pequeño colocaremos un cubito de hielo, que nos servirá de control; en los otros platos colocaremos cubitos del mismo tamaño envueltos en diferentes materiales (plástico, papel de periódico, etc.).

Al cabo de unas tres horas el cubito de control se habrá convertido en agua, aunque esto en ese momento destapamos los otros y observamos el contenido de cada plato.

¿Qué resultado obtienes en el experimento? ¿Cuál es el mejor aislante?

Los resultados que hemos obtenido nosotros los puedes ver en la siguiente foto. No necesariamente tienen que coincidir con los tuyos.

Los cubitos envueltos en papel de periódico y tela de algodón se han conservado mejor; los envueltos en plástico se han fundido algo más y el cubito envuelto en papel de aluminio se encuentra casi fundido del todo. El peor aislante es el metal, lo que corresponde a la propiedad de los metales de ser buenos conductores del calor.

Temas 10: Escalas termométricas

El termómetro es un instrumento que utilizamos para medir la temperatura (T) de los cuerpos. El más utilizado antiguamente fue el termómetro de mercurio, que por la característica del mercurio a dilatarse con el calor, aumentaban su volumen hasta la temperatura del cuerpo con el que había entrado en contacto. Hoy en día, este termómetro ha sido sustituido por el eléctrico.

Escala Celsius o centígrada

Se toman por acuerdo como puntos fijos el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua. Una escala termométrica vendrá definida por los valores de temperatura asignados a los dos puntos, aceptando una variación lineal de la magnitud termométrica con la temperatura.

La escala Celsius o centígrada asigna el valor cero al punto de congelación o solidificación del agua y el valor 100 al punto de ebullición de la misma a la presión de una atmósfera. Cada unidad, debido a la variación lineal con la temperatura, será 1/100 del intervalo y se llama grado Celsius o centígrado (°C).

Escala Kelvin o absoluta

La escala absoluta o termodinámica utiliza como unidad de medida de temperatura el kelvin (K), cuyo valor coincide exactamente con el de 1 °C, ya que el intervalo entre los puntos fijos también se divide en 100 unidades. Sin embargo, se asigna el valor 273 al punto de fusión del hielo y, por tanto, el valor 373 al punto de ebullición del agua. En consecuencia, la relación entre la temperatura medida en Kelvin y la medida en grados centígrados es la siguiente:

T (K) = t (°C) + 273

es decir, se trata de la misma escala que la centígrada pero desplazada hacia abajo en 273 unidades.

La importancia de la escala absoluta radica en que es posible demostrar que el cero absoluto de temperatura se corresponde con la ausencia total de energía cinética interna del cuerpo considerado, es decir, con la inmovilidad total de sus partículas.

Escala Fahrenheit

Otra escala de temperaturas, muy utilizada en Norteamérica fuera de los ambientes científicos es la escala Fahrenheit. En esta escala se efectúan 180 divisiones en el intervalo definido por los puntos fijos, asignando a estos puntos los valores 32 y 212, respectivamente.

La relación entre la temperatura expresada en grados centígrados y la correspondiente en grados Fahrenheit.

t (°F) = 9/5 t (°C) + 32

Problema 1: Realiza las siguientes transformaciones.

a) 20ºC = ____K
b) 425K=____ºC
c) 37ºC=____K

SOLUCIÓN

a) 293K
b) 152ºC
c)310K

Conclusión:

  • La temperatura de un cuerpo es una medida de la energía cinética promedio por átomo o molécula de dicho cuerpo. Se mide con un instrumento llamado termómetro en el cual se utiliza una propiedad física de la materia, que experimenta cambios con la energía térmica, llamada variable termométrica.
  • Algunas propiedades termométricas: volumen, resistencia, fuerza electromotriz de contacto, presión.
  • Existen diferentes escalas de temperatura, entre las más divulgadas están la escala Celsius y la Fahrenheit, sin embargo la adoptada por el sistema internacional de medida es la escala absoluta.
  • En la escala Celsius se le asigna 0° al punto de congelación del agua y 100° al de ebullición.
  • En la escala Fahrenheit se le asigna 32° al punto de congelación del agua y 212° al de ebullición.
  • En la escala absoluta hay un solo punto de referencia que es el llamado punto triple del agua al cual se le asignó un valor de 273,16. El punto triple del agua es un estado en el que coexisten en equilibrio el agua en estado líquido, sólido y gaseoso y sólo ocurre a una temperatura y presión especifica.
Fahrenheit Celsius
212 100 El agua hierve a la presión atmosférica a nivel del mar
98,6 37 Temperatura normal del cuerpo
32 0 El agua se congela
-40 -40 Punto en que los grados Celsius equivalen a los Fahrenheit
-460 -273 Cero absolut

Ejercicios interactivos: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/temperatura.htm

Ejercicios para hacer: Problemas de escalas

Presentación que os puede servir para estudiar: Temperatura y energía.

Presentación resumén para estudiar el tema.

Fte: http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/escala-fahrenheit.html?x=20070924klpcnafyq_277.Kes&ap=2

http://blnlaus.blogspot.com/2009/03/termometros-y-escalas-termometricas_25.html

http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/TempEquilibrio.html

Tema 10: Calor y temperatura

Problema 1:

Dada las siguientes proposiciones, indicar lo incorrecto.

a) La temperatura es una medida relativa del grado de agitación que posee las partículas que componen un cuerpo.

b) El cero absoluto es la temperatura a la cual teóricamente debe cesar todo movimiento.

c) La temperatura y el calor es lo mismo.

Solución:

a) Verdadero: La temperatura es la medida relativa de la energía cinética relacionada con el grupo de agitación molecular de un cuerpo.

b) Verdadero: El cero absoluto es la temperatura termodinámica mas baja en lo que teóricamente cesa todo movimiento molecular.

c) Falso: La temperatura mide el grado de agitación molecular, mientras que el calor es una forma de energía originado por el movimiento molecular.

Problema 2:

La temperatura del cuerpo humano es 37°C. ¿A cuántos grados Farenheit equivale?

Solución:

Recordemos la relación de equivalencia entre grados Centígrados y grados Farenheit:

relacion celsius farenheit

De dato sabemos que la temperatura del cuerpo humano es 37°C

C = 37

Nos piden calcular a cuanto equivale esa temperatura en grados Farenheit.

F = ¿?

Aplicando la fórmula de equivalencia tenemos:

solucion temepratura

problema temperatura

Entonces la respuesta seria: 37°C equivalen a 98.6°F

Problema 4:

Convierta las siguientes temperaturas como se indica:

  • Convertir 415°C a grados Kelvin (respuesta: 688°K)
  • Convertir 68°F a grados Celsius (respuesta: 20°C)

Problema 5:

Para asar un pollo se necesita que la parrilla alcance una temperatura de 374°F. ¿A que temperatura debo fijar el graduador para asar el pollo, si la graduación está en grados centígrados (°C)?

Solución:

El problema consiste solamente en convertir 370°F a grados centígrados.

relacion celsius farenheit

De datos tenemos que: C = 370

Me piden calcular F = ¿?

temperatura problema

Entonces debo fijar la temperatura de la parrilla en 190°C

Problema 6:

Se tiene tres ciudades: Madrid, Buenos Aires y Santiago, cuyas temperaturas ambientales son como siguen:

  • Madrid: 26°C
  • Buenos Aires: 88°F
  • Santiago: 293°K

Indique cual de las ciudades tiene la temperatura mas baja, y la mas alta.

Solución:

Para comparar las temperaturas de las ciudades, las tenemos que poner en una misma escala. En este caso pondremos todas las temperaturas a escala de grados Centígrados.

a) Madrid = 26°C

b) Buenos Aires = 88°F , lo convertiremos a grados Centígrados.

relacion celsius farenheit

TEMPERATURA PROBLEMAS

Buenos Aires = 31.1°C

c) Santiago= 293°K , lo convertiremos a grados centígrados.

problemita temp

prob tem

La temperatura de Santiago de Chile es de 20°C

Respuesta: Por lo tanto la ciudad mas calurosa es la de Buenos Aires con 31.1°C.

Respuesta: La ciudad mas fría es la de Santiago con 20°C.

Fte: http://www.fullquimica.com/2012/03/ejercicios-escalas-de-temperatura.html

Ejercicios para hacer: https://docs.google.com/document/d/1oWJQkJESpKUkZ5miXx75VChO4oshLzogzUKuVdwRkd8/edit?hl=en&pref=2&pli=1