RELACIONES: Calor-Trabajo y Calor-Temperatura

a. Relación entre calor y trabajo. 

El calor es una de las manifestaciones de la energía y, por tanto, las unidades para medirlo son las mismas que usa el trabajo. Para medir la energía en el SI se usa el joule. En forma práctica se usan la caloría y el BTU. La caloría es la cantidad de calor aplicada a un gramo de agua para elevar su temperatura un grado Celsius. Un BTU es la cantidad de calor aplicada a una libra de agua (454 g) a fin de que eleve su temperatura un grado Fahrenheit.

1 BTU = 252 cal; 1 kcal= 1000 calorías; 

1 joule = 0.24 cal; 1 cal = 4.2 J 

 

b. Relación de calor y temperatura. 

       La temperatura y el calor están muy ligados pero no son los mismo. cuando tocamos un objeto lo podemos sentir caliente o frio, según la temperatura que tenga; así como su capacidad para conducir el calor. Es por ello que si colocas sobre una maesa un bloque de madera y una pala de metal, al tocar la placa de metal la sientes mas fría por que conduce mejor el calor de tu cuerpo que la madera, no obstante los dos tiene  las misma temperatura.

Pérez Montiel, H. (2015). Física 2 (2a. ed. ). México D.F, Mexico: Grupo Editorial Patria. Recuperado de https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/39500?page=95.

C

c. Incluir antecedentes históricos. 

   a)  1. El ingles James p. Joule demostró que siempre que se realiza una cierta cantidad de trabajo se produce una cantidad equivalente de calor. además estableció el principio equivalente mecánico del calor, en el cual se demuestra que por cada joule  de trabajo produce 0.24 calorías y cuando una calorías de energía térmica se convierte en trabajo se obtiene 4.2 Joules. Por tanto 1 cal= 4.2 J y 1J= 0.24 cal

  1.1 En el siglo XVII los físicos lo consideraban un fluido invisible sin sabor, olor ni peso; lo llamaban calórico y de él sólo conocían sus efectos: cuanto más caliente estaba un objeto, más fluido o calórico tenía. Cuando el calor fluía en una sustancia, ésta se expandía debido a que ocupaba un lugar en el espacio, y cuando el calórico salía la sustancia se enfriaba y se contraía. Finalmente, consideraron que el calórico no podía ser creado ni destruido, razón por la cual no era posible.

  b)  2. A finales del siglo XVII Benjamín Thompson descubrió, al barrenar un cañón, que la fricción produce calor. Luego, Joule demostró que cuando se proporciona energía, ya sea por fricción, corriente eléctrica, radiación o cualquier otro medio, para producir trabajo mecánico, éste puede ser transformado en una cantidad equivalente de calor. Con estas investigaciones se desechó la teoría del calórico para explicar qué era el calor. Actualmente, se interpreta el calor como una energía en tránsito que fluye de objetos a mayor tempera- tura a los de menor temperatura.

Antecedente Históricos del termómetro

Antecedente Históricos de las Escalas Termométricas

El alemán Gabriel Fahrenheit (1686-1736), soplador de vidrio y fabricante de instrumentos, construyó en 1714 el primer termómetro. Para ello, lo colocó a la temperatura más baja que pudo obtener, mediante una mezcla de hielo y cloruro de amonio, marcó el nivel que alcanzaba el mercurio; después, al registrar la temperatura del cuerpo humano volvió a marcar el termómetro y entre ambas señales hizo 96 divisiones iguales. Más tarde, observó que, al colocar su termómetro en una mezcla de hielo en fusión y agua, registraba una lectura de 32 °F y al colocarlo en agua hirviendo leía 212 °F. 

En 1742, el biólogo sueco Andrés Celsius (1701-1744) basó su escala en el punto de fusión del hielo (0 °C) y en el punto de ebullición del agua (100 °C) a la presión de una atmósfera, o sea, 760 mm de Hg, es decir, dividió su escala en 100 partes iguales, cada una de 1°C.

Años después, el inglés William Kelvin (1824-1907) propuso una nueva escala de temperatura, en la cual el cero corresponde a lo que tal vez sea la menor temperatura posible llamada cero absoluto, en esta temperatura la energía cinética de las moléculas es cero. El tamaño de un grado de la escala Kelvin es igual al de un grado Celsius y el valor de cero grados en la escala de Celsius equivale a 273 K, tal como se muestra en la figura 2.5. Cuando la temperatura se da en Kelvin se dice que es absoluta y ésta es la escala aceptada por el Sistema Internacional de Unidades (SI). 

Existe otra escala de temperatura absoluta (llamada así, igual que la Kelvin, ya que el cero de la escala, corresponde a la menor temperatura posible llamada cero absoluto) que prácticamente no se utiliza y cuya unidad básica es de la misma magnitud que el grado Fahrenheit, por lo que 1 °R = 1 °F. Recibe el nombre de escala Rankine, en 1848, en honor al ingeniero de origen escocés William Rankine (1820-1872). Tiene su punto de cero absoluto a –460 °F. Existe un límite mínimo de temperatura: 0 K 5 –273 °C 5 2460 °F = 0 °R, pero no hay límite máximo de ella, pues en forma experimental se obtienen en los laboratorios temperaturas de miles de grados; mientras que en una explosión atómica se alcanzan temperaturas de millones de grados. Se supone que la temperatura en el interior del Sol alcanza decenas de millones de grados.

La escala Kelvin es la usada por el Sistema Internacional para medir temperaturas, aún se emplean con mucha frecuencia las escalas Celsius o centígrada y la escala Fahrenheit, y de manera limitada, la Rankine.

9. Incluir referencias bibliográficas de los libros de texto de la biblioteca digital de la Universidad La Salle.

  Los creadores (12, diciembre,2015). ¿Sabías que el primer Termómetro fue inventado por Galileo? -                 Los Creadores. (MP4). Recuperado de:¿Sabías que el primer Termómetro fue inventado por                 Galileo?- YouTube

Pérez Montiel, H. (2015). Física 2 (2a. ed. ). México D.F, México: Grupo Editorial Patria. Recuperado             de https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/39500?page=93.

Pérez Montiel, H. (2015). Física 2 (2a. ed. ). México D.F, México: Grupo Editorial Patria. Recuperado         de https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/39500?page=94.

Pérez Montiel, H. (2016). Física general. México, Mexico: Grupo Editorial Patria. Recuperado de                 https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/40438?page=378.

Pérez Montiel, H. (2016). Física general. México, Mexico: Grupo Editorial Patria. Recuperado de                 https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/40438?page=376.

Pérez Montiel, H. (2015). Física 2 (2a. ed. ). México D.F, Mexico: Grupo Editorial Patria. Recuperado         de https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/39500?page=95.