Transcript 05 Calor y Temperatura 11

CALOR Y
TEMPERATURA
Concepto de Calor y Temperatura




El calor es el contenido energético que posee
un cuerpo en forma de energía cinética debido al
movimiento desordenado de sus moléculas
El calor fluye de los cuerpos que se encuentran a
mayor temperatura a los de menor temperatura.
La temperatura es una medida del calor o
energía cinética media de las partículas de una
sustancia.
Para que haya flujo calórico se requiere una
diferencia de temperatura. El cuerpo que recibe
calor aumenta su temperatura, el que cede calor
disminuye su temperatura. Entonces, calor y
temperatura está directamente relacionados
Cantidad de Calor
Depende de:
 Su masa, ya que cuantas más partículas haya
en movimiento, mayor será la energía de todas
ellas.
 Su temperatura, que determina la mayor o
menor rapidez de movimiento de las partículas.
 Su calor específico, determinado por la
naturaleza de la sustancia.
Temperatura de un Cuerpo

La Temperatura es independiente de la masa
de un cuerpo.

Determina el sentido en que tienen lugar los
intercambios caloríficos entre los cuerpos.

Cuando dos cuerpos se ponen en contacto, la
energía calórica fluye del que tiene mayor
temperatura al que tiene menos, y no del que
posee más cantidad de calor al que tiene
menos.
Ejemplo de Calor y Temperatura
1 mg
0.09 cal
90º C
1g
90 cal
90º C
1 Kg
90.000 cal
90º C
Unidades de Temperatura

Para expresar numéricamente la temperatura
de un cuerpo se toman dos situaciones
físicas conocidas y reproducibles (P.ej.:
Congelación y Ebullición del agua destilada,
medidas a una atmósfera de presión) a cuyas
temperaturas se asignan números arbitrarios.

Con estos dos valores fijos se han
establecido, entre otras, las unidades en
grados Celsius, Fahrenheit y Absoluta o
Kelvin
Escalas de temperatura

Celsius: 0º y 100º C

Fahrenheit: 32 º y 212º F

Absoluta o Kelvin: 273º y 373º K
Escalas de temperatura
Conversión de Escalas
 (°C x 9/5) + 32 = °F

(10ºC x 9/5) + 32 = 50 °F
(°F – 32) x 5/9 = °C
(50°F – 32) x 5/9 = 10°C
Calor Sensible y Calor Latente

Calor Sensible es el estado calórico cuya
variación de nivel puede determinarse mediante
un termómetro, que es sensible a ella.

Calor latente es aquel que agregado o sustraído
a una sustancia no origina cambio de
temperatura. Ocurre en los cambios de estado
(Ej. Ebullición del agua a 100 º C), y se consume
en la acción de transformación física.
Calor Sensible y Calor Latente
Calor Absorbido o Cedido por un Cuerpo
Depende de tres factores:
 La masa del cuerpo que se caliente o enfríe.
 La naturaleza del cuerpo.
 La variación de temperatura que se desea
conseguir.
Cálculo Matemático del Calor Sensible
Q = C. Esp. x m x (Tº f – Tº i )





Q es la cantidad de calor entregada o recibida
por un cuerpo (Kcal)
m es la masa del cuerpo (Kg)
Ce es el calor específico de la sustancia
(Kcal/Kg.°C)
T ° i es la temperatura inicial del cuerpo (°C)
T ° f es la temperatura final del cuerpo (°C)
Ejemplos del Calor Específico
Sustancia
Cal /g ºC
Aluminio
0,212
Cobre
0,093
Hierro
0,113
Mercurio
0,033
Plata
0,060
Latón
0,094
Agua de mar
0,945
Vidrio
0,199
Arena
0,20
Hielo
0,55
Agua
1,00
Alcohol
0,58
Lana de vidrio
0,00009
Aire
0,0000053
Ejemplos de Calor Latente
Fusión
Calor
Temperatura
Latente
[ºC]
[Kcal/Kg]
Alcohol
-114
25
Plata
960
25
Cobre
1083
50
Agua
0
80
Fundición 1100
34
Mercurio -39
2,8
Plomo
327
5,7
Carbono 3540
5,7
Cuerpos
Vaporización
Calor
Temperatura
Latente
[ºC]
[Kcal/Kg]
78
201
1950
520
2330
1110
100
580
100
531
357
72
1730
220
4000
12000
TEMPERATURA DEL SUELO
Flujo calórico

El suelo se calienta al recibir la radiación solar,
que es transformada por un flujo de calor al que
llamamos B (Cal/cm2 x seg)

El calor se traslada desde la superficie hacia la
profundidad, y viceversa, siguiendo los
gradientes térmicos.

Flujo de calor B a l
dT
d dist.
El Flujo Calórico es proporcional a:

En forma directa, a la diferencia de temperatura.

En forma inversa, a la distancia.

La proporcionalidad está dada por el
(Coeficiente de Conductibilidad Calórica).
l
El Coeficiente l

Expresa la cantidad o flujo de calor que circula
por un cubo de 1 cm. de arista cuando la
diferencia entre sus caras es 1 º C y en el
tiempo de un segundo.

Representa la capacidad de conducir el calor
de una sustancia, o de una mezcla de
sustancias.

l = Cal/cm x seg x º C o W/m x ºK
Temperatura del Suelo

Primera Ley de ANGOT:
La amplitud de las temperaturas máximas y
mínimas decrece geométricamente a
medida que la profundidad aumenta
aritméticamente.

Segunda Ley de ANGOT:
El atraso en el registro de las temperaturas
máximas y mínimas es proporcional a la
profundidad.
Marcha Anual de la Temperatura
del Suelo
Prof
TEMPERATURA DEL SUELO (OBSERVATORIO CENTRAL BUENOS AIRES)
(m)
0.05
25.7
24.9
22.4
17.4
14.5
12.1
10.4
11.3
13.8
17.3
20.7
24.8
1.00
22.8
23.9
23.5
20.5
18.0
16.4
14.6
14.0
14.5
16.8
18.9
21.6
5.00
17.8
18.0
18.4
19.3
19.0
18.9
18.6
18.2
17.9
17.6
17.6
18.3
10.0
18.3
18.3
18.3
18.3
18.2
18.2
18.2
18.3
18.3
18.3
18.3
18.3
TEMPERATURA DEL AIRE
Transferencia de Calor en el Aire
(procesos de calentamiento y enfriamiento
de la atmósfera)

Con adición de calor:


Radiación, Conducción, Convección,
Advección y Turbulencia
Sin adición de calor

Procesos adiabáticos
Con Adición de Calor



Radiación :
Poco importante. Sólo un 7% de la energía
del Sol es absorbida en la atmósfera.
Conducción:
Transferencia de energía de molécula a
molécula, lenta y poco eficiente, pero la única
posible entre sólidos y dentro de ellos.
Convección:
Movimiento vertical ordenado, producido por
diferencias de temperatura que producen
variación de densidad del aire.
Con Adición de Calor (Cont.)



Advección:
Movimiento horizontal ordenado, conocido
como brisa.
Turbulencia:
Movimiento desordenado en todos sentidos,
de gran magnitud de masas.
Evaporación y Condensación:
Los calores latentes de vaporización y
condensación del agua (580 cal/g) mueven
enormes cantidades de energía en lugares
muy alejados entre sí.
Procesos de Transferencia de Calor
en el Aire
Advección
Radiación solar
Advección
Convección
Radiación terrestre
Conducción
Turbulencia
Capa
Límite
Gradiente Diurno
Gradiente Nocturno
Temperaturas máximas y mínimas
diarias