2. Temperatura
Todos los días oyes hablar de la temperatura: hace un frío que pela, mañana van a subir las temperaturas, hay ola de calor, ... .
En este curso ya has visto que las temperaturas de cambio de estado son características de cada sustancia y permite identificarlas, así como que se miden con termómetros.
Pero ¿qué es la temperatura? Es una propiedad de
los cuerpos que percibimos a través del sentido del tacto. De acuerdo con esta
percepción las cosas están más "calientes" o más "frías".
Termómetros
Para medir la temperatura se utilizan los termómetros. Están formados por un tubo de vidrio cerrado por su extremo superior y unido por el otro extremo a un pequeño depósito (bulbo) en el que se encuentra un líquido -mercurio o alcohol teñido-.
Este líquido se dilata cuando la temperatura aumenta y, en consecuencia, sube por el tubo. La longitud de la columna de líquido nos da de manera indirecta la medida de la temperatura. Para poder medir la temperatura de cualquier objeto, el tubo debe tener una escala graduada.
Para graduar la escala de un termómetro necesitamos tener dos temperaturas de referencia que utilizaremos para comparar con cualquier otra temperatura. La escala más utilizada es la escala Celsius, conocida popularmente como escala centígrada, porque está dividida en 100 grados.
En la escala Celsius las temperaturas de referencia son la temperatura de fusión del hielo, a la cual se le asigna el valor de 0 grados Celsius (0º C) y la temperatura de ebullición del agua cuando la presión atmosférica que nos rodea es de 1 atmósfera, a la cual se le asigna el valor de 100 grados Celsius (100ºC).
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¿Fría o caliente?
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Llena un recipiente de agua caliente, otro de agua tibia y, finalmente, otro de agua fría.
Mete la mano derecha en el recipiente caliente y la izquierda en el recipiente de agua fría. Después de unos segundos, introduce las dos manos simultáneamente en el recipiente de agua templada.
¿Notas la misma sensación de calor o de frío en las dos manos? ¿Crees que el sentido del tacto nos permite saber la temperatura de un objeto con la misma exactitud que un termómetro? ¿Por qué?
Temperatura y energía térmica
Para tener una idea más exacta de qué es la temperatura de un objeto debemos pensar que los objetos que nos rodean están constituidos por partículas. Estas partículas, tanto en los sólidos, líquidos, como en los gases, están en continuo movimiento.
La temperatura de un objeto indica el grado de agitación o de movimiento de las partículas que lo forman. Cuanto mayor sea la temperatura de un objeto, mayor es la velocidad con que se mueven las partículas que lo forman, y mayor es su energía cinética (¡aumenta la temperatura con la barra deslizadora y observa qué sucede!).
Se puede decir que la temperatura que marca el termómetro es
una medida de su energía térmica, directamente relacionada con el grado de movimiento de sus
partículas y con su energía cinética.
En los sólidos el movimiento de las partículas es pequeño y queda reducido a una pequeña vibración: ya sabes que en los sólidos las partículas están fuertemente unidas entre sí. En los líquidos, las partículas vibran y forman conjuntos que se mueven y desplazan unos respecto a otros. En los gases, las partículas están muy separadas entre sí y se trasladan libremente.
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Temperatura, energía térmica y movimiento de las partículas
La temperatura es una magnitud que mide el termómetro y es una medida de su energía térmica, directamente relacionada con el grado de movimiento de las partículas que constituyen la materia y con su energía cinética.
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Difusión de tinta en agua
Introduce 200 cm3 de agua caliente en un vaso de precipitados. En otro, añade 200 cm3 de agua fría. Echa en ambos una gotita de colorante. Observa cómo cae y se va repartiendo por el agua (difusión).
¿En qué recipiente se ha difundido más rápidamente el colorante? ¿Cómo explicas este hecho?