Conceptos Esenciales de la Física Térmica
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Conceptos Fundamentales de la Termodinámica
Energía Térmica
Se denomina energía térmica a la energía cinética media de los átomos o moléculas de una sustancia.
Temperatura
La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia.
Medición de la Temperatura
Termómetros
Termómetro de Mercurio
Dispone de un bulbo que contiene el líquido y un fino tubo por donde este, debido a la dilatación térmica, se expande, lo que permite la lectura de la temperatura en la escala.
Termómetro Digital
Los termistores son un tipo de sustancias semiconductoras que aumentan su conductividad eléctrica cuando se calientan. El termómetro incorpora un microcontrolador que mide la temperatura.
Escalas de Temperatura: Celsius y Kelvin
Las conversiones básicas son:
- De Celsius a Kelvin: se suma 273.
- De Kelvin a Celsius: se resta 273.
Dilatación Térmica
Se denomina dilatación térmica al aumento de volumen que sufren los cuerpos o sistemas materiales cuando aumenta la temperatura.
La Ley de Charles
Esta ley relaciona el volumen y la temperatura de un gas ideal a presión constante. Es crucial recordar que esta ley debe estar expresada en la escala Kelvin para su aplicación correcta (a menudo se utiliza una regla de tres para cálculos).
Equilibrio Térmico
Cuando dos cuerpos o sistemas materiales a diferente temperatura se ponen en contacto, sus temperaturas se acaban igualando. Este estado final se conoce como equilibrio térmico.
Calor
El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo o sistema material que se halla a mayor temperatura hasta otro de temperatura menor.
Unidades de Medida del Calor
El calor se mide en unidades de energía. En el Sistema Internacional (SI), su unidad es el Julio (J).
La Caloría
La caloría (cal) es la cantidad de calor que debe suministrarse a un gramo de agua para elevar su temperatura un grado Celsius.
Equivalencias Comunes
- 1 kJ = 1000 J
- 1 cal ≈ 4,184 J
Mecanismos de Transferencia de Calor
Conducción
El proceso por el que se transmite energía térmica de un punto a otro de un sólido se denomina conducción.
¿Cómo se Produce la Conducción?
Sus átomos empiezan a agitarse y a moverse más deprisa, y la energía cinética aumenta. Estos chocan con los de alrededor, a los que comunican parte de su energía, y así sucesivamente hasta que la energía térmica se transmite al otro extremo.
Conductores y Aislantes Térmicos
- Conductores Térmicos: Son aquellas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica de un punto a otro.
- Aislantes Térmicos: Son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica de un punto a otro.
Convección
La convección es el proceso por el que se transfiere energía térmica de un punto a otro de cualquier fluido (líquido o gas) debido al movimiento del propio fluido.
Ejemplo: Brisas Marinas
