CALOR Y TEMPERATURA (DIFERENCIA)

Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. Amenudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas entre si, pero son conceptos diferentes.

El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo. Por ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía.

Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más ala que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura.

La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía.

KELVIN: 

William Thomson primer barón Kelvin; Belfast, Irlanda, 26 junio de 1824 - Larga, Ayrshirr, Escocia, 17 de diciembre de 1907. Físico matemático británico

Se destaca por sus importantes trabajos en la termodinámica, y la electricidad, gracias a sus conocimientos matemáticos. Contribuyó a modernizar la física.

Fue el creador de la escala de temperatura Kelvin. Recibió el titulo de barón Kelvin en honor a los logros alcanzados.

CELSIUS:

Andrés Celsius; 27 de noviembre 1701 a 1744.

Fue un físico y astrónomo sueco.

Profesor de astronomía en la universidad de Upsala (1730-1744).

Nombrado director del observatorio de Upsala en 1740.

En 1736 participó en una expedición a laponia para medir un arco de meridiano terrestre.

En una memoria que presento a la ACS propuso su escala centígrada de temperaturas.

FAHRENHEIT

Daniel Gabriel Fahrenheit; Gdansk, 24 de mayo de 1682 - La Haya, Holanda, 16 de septiembre de 1736. Fue un físico, ingeniero y soplador de vidrio Alemán étnico, celebre entre otras cosas por haber desarrollado el termómetro.

ESCALAS DE TEMPERATURA

ARQUIMEDES

Arquimedes es conocido por muchos solo por la mas famosa de sus anécdotas. Sucedió cuando intentaba determinar el volumen de un objeto de forma irregular. 

Según Marco Vitruvio ( arquitecto, escritor, ingeniero y tratadista romano), una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hierón II (tirano de Siracusa que gobernó desde el año 265 a. C. hasta su muerte), el cual le pidió a Arquímedes determinar si dicha corona estaba hecha puramente por oro, o si el orfebre, deshonestamente la había agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular, lo cual facilitaría mucho calcular su densidad y conocer sus componentes. Un día, mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la bañera cuando el entraba, y entro en razón de que ese efecto podría ser usado para determinar el volumen de la corona. Debido a que el agua no se puede comprimir, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir el peso de la corona por el volumen de agua desplazada se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales menos densos le hubieran sido añadidos. Cuando Arquímedes, durante el baño, se dio cuenta del descubrimiento, salió corriendo desnudo por las calles gritando "¡Eureka!

MASA: Cantidad de materia presente en un cuerpo.

VOLUMEN: Espacio tridimensional que ocupa un cuerpo.

DENSIDAD: Relacion masa/volumen/cuerpo (g/cm^3) (g/ml)

ONDA

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.

Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.

El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta -este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda.

La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ).

Todas las partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol.

La forma de la onda es la foto de la perturbación propagándose, la instantánea que congela las posiciones de todas las partículas en ese instante.

Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.

Podemos predecir la posición que ocuparán dichas partículas más tarde, aplicando esta función matemática.

El movimiento de cada partícula respecto a la posición de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbación es un movimiento vibratorio armónico simple.

Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

PULSO Y TREN DE ONDAS

El movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, etc) puede ser considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas.

Un impulso único, una vibración única en el extremo de una cuerda, al propagarse por ella origina un tipo de onda llamada pulso.Las partículas oscilan una sola vez al paso del pulso, transmiten la energía y se quedan como estaban inicialmente. 

El pulso sólo está un tiempo en cada lugar del espacio. El sonido de un disparo es un pulso de onda sonora.

Si las vibraciones que aplicamos al extremo de la cuerda se suceden de forma continuada se forma un tren de ondas que se desplazará a lo largo de la cuerda.

ONDAS TRANSVERSALES Y ONDAS LONGITUDINALES

En función del tipo de soporte que requieren para su propagación las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las mecánicas requieren un medio elástico para propagarse y las electromagnéticas no, se pueden propagar en el vacío.

Si las clasificamos en función de como vibran respecto a la dirección de propagación tenemos las ondas transversales y las longitudinales.

Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendicularmente a la dirección de propagación las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.

LONGITUD DE ONDA, FRECUENCIA Y PERIODO

Se define la longitud de onda, l, como la distancia que recorre el pulso mientras un punto realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar una oscilación se llama periodo ( T ) y la frecuencia ( n ) es el número de oscilaciones (vibraciones) que efectúa cualquier punto de la onda en un segundo.

Las ondas viajeras a lo largo de una cuerda son ondas unidimensionales y, como todas las ondas, realizan una transmisión de energía y cantidad de movimiento sin transporte de materia.

Cuando dos ondas se cruzan se producen los fenómenos de interferencia que afectan a las partículas que están en el cruce pero no a las ondas, de manera que cada una sigue su camino sin alterar ninguna de sus características ni el valor de la energía transportada.

REFLEXION

Es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar con la superficie de un objeto.

El fenómeno mas evidente de la reflexión en el que se refleja la mayor parte del rayo incidente sucede cuando la superficie es plana y pulimentada (espejo).