TERMOMETRÍA, CALORIMETRÍA, ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR.
Termometría.
La termometría se encarga de la medición
de la temperatura de
cuerpos o sistemas. Para este fin, se utiliza el termómetro, que es un
instrumento que se basa en el cambio de alguna propiedad de la materia debido
al efecto del calor; así se tiene el termómetro de mercurio y de alcohol, que
se basan en la dilatación, los termopares que deben su funcionamiento al cambio
de la conductividad eléctrica, los ópticos que detectan la variación de la
intensidad del rayo emitido cuando se refleja en un cuerpo caliente.
Para poder construir el termómetro se utiliza
el Principio
Cero de la Termodinámica que dice:
"Si un sistema A que está en equilibrio térmico con un sistema B, está en
equilibrio térmico también con un sistema C, entonces los tres sistemas A, B y
C están en equilibrio térmico entre sí".
Una propiedad termométrica de una sustancia es
aquella que varía en el mismo sentido que la temperatura, es decir, si la
temperatura aumenta su valor, la propiedad también lo hará, y viceversa.
Sistema aislado térmicamente
Se denomina sistema a cualquier conjunto
de materia limitado por una superficie real o imaginaria. Todo aquello que no
pertenece al sistema pero que puede influir en él se denomina medio
ambiente.
Se puede definir el calor como la energía
transmitida hacia o desde un sistema, como resultado de una diferencia de
temperaturas entre el sistema y su medio ambiente. Así como se define
un sistema aislado o sistema cerrado como un sistema en el
que no entra ni sale materia, un sistema aislado
térmicamente o S.A.T. se define como un sistema en el que no
entra ni sale calor. Un ejemplo clásico que simula un sistema aislado
térmicamente es un termo que contiene agua caliente, dado que el agua no recibe
ni entrega calor al medio ambiente.
Una propiedad importantes de un S.A.T. es que,
dentro de él, la temperatura siempre se mantiene constante después de transcurrido
un tiempo suficientemente largo. Si dentro del S.A.T. hay más de una
temperatura, al cabo de dicho tiempo, el S.A.T. tendrá sólo una temperatura
llamada temperatura de equilibrio, y se dirá entonces que el sistema llegó
al equilibrio térmico. En general, un sistema está en equilibrio térmico
cuando todos los puntos del sistema se hallan a la misma temperatura, o dicho
de otra forma, cuando las propiedades físicas del sistema que varían con la
temperatura no varían con el tiempo.
Parece que los primeros intentos de medir la
temperatura fueron realizados en el año 170 aC. por Galeno que propuso una
escala con cuatro grados de calor y cuatro de frío en torno a una temperatura
media (se dice que agua a 50ºC).
Debemos diferenciar entre calor y temperatura.
El calor, o energía térmica, se define como la
energía que se transmite desde un cuerpo a otro cuando entre ellos hay una
diferencia de temperatura. El calor siempre fluye, en forma espontánea, desde
el cuerpo a mayor temperatura hacia el cuerpo a menor temperatura.
Puesto que el calor es una forma de energía su
unidad en el S.I. es el Joule (J) aunque se usa también habitualmente otra
unidad, la caloría (1 cal = 4,18 J). Se define ésta última como el calor
necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14,5ºC a 15,5ºC
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