Esc. Exp. N° 2 “Puertas del Sol” FISICA 5° Año Temperatura, escalas Docente responsable: Fernando Aso TEMPERATURA Teoría atómica de la materia La teoría atómica considera que toda la materia del Universo está formada por partículas. Estas partículas, muy pequeñas, están dotadas de movimiento y, además, ejercen fuerzas unas sobre otras. En muchos casos, cuado las fuerzas son lo suficientemente atractivas, varias partículas pueden unirse entre sí y formar cuerpos más complejos. Un núcleo atómico resulta de la combinación de protones y neutrones, el átomo es un núcleo al que se le agregan electrones. En el interior de las estrellas, la temperatura es elevadísima, la energía del movimiento de las partículas es enorme y los choques entre ellas resultan de lo más violentos. Por eso los electrones no alcanzan a ser retenidos por los núcleos que están a su alrededor. La materia de las estrellas se encuentra en un estado de plasma y no contiene átomos, sino sus componentes por separado. Otros estados de la materia son más familiares: el gaseoso, el líquido y el sólido. Se puede lograr que una sustancia pase de un estado a otro simplemente cambiando la temperatura o la presión a la que se encuentra sometida. En estos estados las sustancias que forman los objetos que nos rodean están compuestas por átomos y moléculas. Termómetros La temperatura es una magnitud escalar que se relaciona con el estado de agitación molecular de un cuerpo. Cuanto más rápidamente se mueven los millones de partículas que lo forman, mayor será la temperatura de dicho cuerpo. Todos los cuerpos tienen temperatura; para obtener su valor, se utiliza un instrumento de medición denominado termómetro. El termómetro se pone en contacto con el cuerpo cuya temperatura se quiere averiguar y se espera unos instantes hasta que tenga la misma temperatura que el cuerpo (es esta situación, se dice que se alcanzó el equilibrio térmico). La variación de la temperatura en el termómetro provoca la modificación de alguna de sus propiedades físicas. Por ejemplo: varía la longitud de algún componente del termómetro (dilatación), o la resistencia eléctrica de un alambre, o la presión de un gas. El más común de los aparatos que miden temperatura es el termómetro de mercurio. Consiste en un delgado tubo de vidrio (tubo capilar) unido en su extremo inferior a un pequeño bulbo y cerrado en su extremo superior. El bulbo y una parte del tubo capilar se llenan con mercurio y se hace vacío en lo que queda del tubo. Cuando sube la temperatura, el mercurio y el tubo de vidrio se dilatan. Como el mercurio se dilata más que el vidrio, alcanza un nivel más alto dentro del tubo capilar. El vidrio del tubo tiene grabada una escala para leer las temperaturas. Escalas de temperatura Para graduar cualquier termómetro se necesitan dos temperaturas o puntos fijos, a los cuales se les asigna un valor arbitrario. Comúnmente se utilizan el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua (a presión normal). Actualmente se usan tres escalas de temperaturas, que son: la Celsius, la Kelvin o absoluta y la Fahrenheit. • •

La escala Celsius es usada en Europa continental y los países latinoamericanos. Asigna al valor 0ºC a la temperatura de fusión del hielo y 100ºC a la de ebullición del agua. La escala Kelvin es utilizada en todo el mundo para las mediciones científicas. Tiene en cuanta que existe una temperatura mínima posible, que corresponde al estado de menor energía posible de las moléculas que componen un cuerpo, a la cual le asigna el valor 0 K (cero absoluto), quedando así determinados el valor 273 K para la temperatura de fusión del hielo y el valor 373 K para la de ebullición del agua. De esta manera el 0 K coincide con el -273 K.

Esc. Exp. N° 2 “Puertas del Sol” FISICA 5° Año Temperatura, escalas Docente responsable: Fernando Aso • Por último, la escala Fahrenheit, que se usa en la vida diaria en los EE.UU., asigna los valores 32 ºF y 212 ºF para los puntos de fusión del hielo y evaporación del agua. Para graduar un termómetro de mercurio en la escala Celsius se pone el bulbo dentro de una mezcla de hielo y agua y se hace una marca en el tubo a la altura que alcanza el mercurio. Después se coloca el bulbo sobre el vapor que desprende el agua hirviendo y se señala el nuevo nivel de la columna. Estas dos marcas determinan los puntos fijos de la escala. Entre la temperatura de fusión del hielo y la de ebullición del agua hay un intervalo de 100 grados en las escalas Celsius y Kelvin (por eso son centígradas) y de 180 grados en la escala Fahrenheit. La relación de estos números es de 5:9, lo que indica que un aumento de temperatura de 5 ºC o 5 K equivale a uno de 9 ºF. Si se tiene en cuanta que 0 ºC coincide con 32 ºF, se pueden deducir las siguientes relaciones.

Relaciones entre unidades de temperatura

9 t ( º F ) = t ( º C ) + 32 5

t ( º C ) = ⎡⎣t ( º F ) − 32 ⎤⎦ ⋅

5 9

T ( K ) = t ( º C ) + 273

El termómetro eléctrico

Si se va a medir una temperatura muy baja o muy alta, deben emplearse otros termómetros distintos del mercurio. A temperaturas inferiores a -39 ºC el mercurio se solidifica y a temperaturas altas, se funde el vidrio. Para estas temperaturas extremas se usan corrientemente termómetro eléctricos, instrumentos que operan basándose en el hecho de que la resistencia que opone un alambre al paso de la corriente depende de su temperatura.

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