TERMOMETRÍA
La
termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas.
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En el sistema SI de
unidades, las unidades más utilizada para medir la temperatura son la Celsius
(° C) y el sistema Inglés utiliza la
escala Fahrenheit (F); estas en la escala específica. Hay también la escala de
temperaturas absolutas, Kelvin (K) y Rankine.
Hasta 1954
estas escalas termométricas se basan en la fusión del hielo y el agua
hirviendo. La temperatura de fusión del hielo se define como la temperatura de
una mezcla de hielo y agua, en la escala específica recibe la marca 0 °
centígrado y 32 °F. La temperatura de vaporización del agua es la temperatura a
la cual el agua y el vapor están en equilibrio a la presión de 1 atm; en la
escala específica recibe la marca de los 100 ° centígrados 212 °F.
La escala
Kelvin es la escala de temperatura absoluta que se relaciona con la escala
Celsius. Esta relación es la siguiente:
Siendo 273,15 K a la
fusión del hielo y K 373,15 para hervir agua. La escala de Rankine es la escala
de temperatura absoluta que se relaciona con la escala Fahrenheit, y esto se
lleva a cabo de la siguiente manera:
Siendo R 491,67 por
derretimiento del hielo y R 671,67 por agua hirviendo.
Escala Celsius
El científico
sueco Anders Celsius (1701-1744) construyó por primera vez la escala
termométrica que lleva su nombre. Eligió como puntos fijos el de fusión del
hielo y el de ebullición del agua.
Asignó al primero el
valor 0 y al segundo el valor 100, con lo cual fijó el valor del grado Celsius
(°C) como la centésima parte del intervalo de temperatura comprendido entre
esos dos puntos fijos.
Celsius definió su escala en 1742 considerando las
temperaturas de congelación y ebullición del agua, asignándoles originalmente
los valores 0 °C y 100 °C respectivamente
La escala de Celsius es
muy utilizada para expresar las temperaturas de uso cotidiano, desde la
temperatura del aire a la de un sin fin de dispositivos domésticos.
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Escala Fahrenheit
El grado
Fahrenheit (representado como °F) es una escala de temperatura propuesta por
Daniel Gabriel Fahrenheit en 1714. La escala establece como las temperaturas de
congelación y evaporación del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método
de definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C).
Esta escala divide la
diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en 180
intervalos iguales.
Escala Kelvin
El kelvin,
simbolizado como K, es la unidad de temperatura de la escala creada por William
Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius.
Se representa con la
letra K, y nunca "°K". Actualmente, su nombre no es el de
"grados kelvin", sino simplemente "kelvin".
Coincidiendo el
incremento en un grado Celsius con el de un kelvin, su importancia radica en el
0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada 'cero absoluto' y
corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la
mínima energía térmica posible.
También en iluminación de
vídeo y cine se utilizan los kelvin como referencia de la temperatura de color.
Escala Rankine
Se denomina
Rankine a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit
sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue
propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859.
El grado Rankine tiene su
punto de cero absoluto a −459,67°F y los intervalos de grado son idénticos al
intervalo de grado Fahrenheit.
Usado comúnmente en
EE.UU. como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad
científica las medidas son efectuada en Sistema Internacional de Unidades, por
tanto la temperatura es medida en Kelvin (K).
El grado Rankine tiene su
punto de cero absoluto a −459,67°F y los intervalos de grado son idénticos al
intervalo de grado Fahrenheit. La relación entre la temperatura en grados
Rankine (R) y la temperatura correspondiente en grados (°F) Fahrenheit es:
R=F+459.67
F=R-459.67
Cero grados Rankine (0
°R) equivalen a −273,15 °C ó 0 K. Para convertir de grados Rankine a Kelvin se
multiplica por un factor de 9/5:
R=9/5K
K=5/9R
R=9/5C+491.67
C=5/9R-273.15
Mediante
la calorimetría se puede medir el calor en una reacción química o un cambio
físico usando un instrumento llamado calorímetro. Pero también se puede emplear
un modo indirecto calculando el calor que los organismos vivos producen a
partir de la producción de dióxido de carbono y de nitrógeno (urea en
organismos terrestres), y del consumo de oxígeno. Donde
La
energía se manifiesta en los cambios físic os, por ejemplo, al elevar un
objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.
La
energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo
de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica
CALORIMETRÍA
ΔU = cambio de energía
interna
Como la presión
no se mantiene constante, el calor medido no representa el cambio de entalpía.
Calorimetría a presión constante
El calor
medido es igual al cambio en la energía interna del sistema menos el trabajo
realizado:
Como la presión se
mantiene constante, el calor medido representa el cambio de entalpía.
La Energía
Al mirar a
nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan
y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas
actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.
La energía es una
propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las
transformaciones que ocurren en la naturaleza.
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Trabajo
Refiere a una actividad propia del ser
humano. También otros seres actúan dirigiendo sus energías coordinadamente y
con una finalidad determinada. Sin embargo, el trabajo propiamente dicho,
entendido como proceso entre la naturaleza y el hombre, es exclusivamente
humano. En este proceso el hombre se enfrenta como un poder natural, en
palabras de Karl Marx, con la materia de la naturaleza.
El Calor
La energía puede ser transferida por
diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y
la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran
presentes en mayor o menor grado.
La energía 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.
La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el
calor, que es el proceso mediante el
cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la
diferencia de temperatura.
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