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Temperatura
Definición de Temperatura
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio (\(E_c\)) de las partículas (átomos y moléculas) de una sustancia.
Distinción importante:- Temperatura: Medida del movimiento molecular promedio (escalar).
- Calor: Energía transferida entre objetos debido a la diferencia de temperatura.
- Energía térmica: Energía cinética total de todas las partículas.
Temperatura vs. Calor
Diferencias clave
| Temperatura | Calor |
|---|---|
| Medida de la \(E_c\) molecular | Transferencia de energía |
| Magnitud escalar | Energía (escalar) |
| Medida en °C, °F, K | Medida en Julios (J) |
| Propiedad de la materia | Proceso entre objetos |
| Igual en todos los marcos de referencia | Direccional (de caliente a frío) |
- El calor fluye de la temperatura más alta a la temperatura más baja.
- En el equilibrio: las temperaturas son iguales, el flujo de calor se detiene.
Efectos de la temperatura
1. Dilatación térmica
La mayoría de las sustancias se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían.
Dilatación Lineal
\[\Delta L = \alpha L_0 \Delta T\]
Donde:
- ΔL = cambio en la longitud
- α = coeficiente de dilatación lineal
- L₀ = longitud original
- ΔT = cambio de temperatura
Ejemplo: Una varilla de aluminio de 2 metros (α = 23 × 10⁻⁶ /°C) se calienta de 10°C a 300°C. Calcula el cambio en la longitud.
\[\Delta L = 23 \times 10^{-6} \times 2 \times (300 - 10) = 23 \times 10^{-6} \times 2 \times 290 = 0,01334 \text{ m} = 13,34 \text{ mm}\]
2. Cambios en las propiedades físicas
A medida que la temperatura aumenta:| Propiedad | Efecto | Ejemplo |
|---|---|---|
| Densidad | Disminuye | El hielo flota en el agua |
| Solubilidad | Suele aumentar | Se disuelve más sal en agua caliente |
| Resistencia eléctrica | Aumenta (metales) | Resistencia del filamento de una bombilla |
| Reactividad | Aumenta | Reacciones químicas más rápidas |
Temperatura y movimiento
Cero Absoluto
Temperatura a la cual todo movimiento molecular se detiene teóricamente- 0 K = -273,15°C = -459,67°F
- No se puede alcanzar (leyes de la termodinámica).
- Punto de referencia para la escala de temperatura absoluta.
Tipos de movimiento molecular
- Translación: Movimiento de un lugar a otro.
- Rotación: Giro alrededor de un eje.
- Vibración: Oscilación alrededor de una posición de equilibrio.