Temperatura y calor. Primera Ley de la Termodinámica. 1. Ley cero de la termodinámica. Medición de la temperatura. Escalas Celsius, Farenheit y absoluta. 2. Puntos de fusión y ebullición. Calibración de un termómetro. 3. Dilatación térmica. Ley de enfriamiento de Newton. 4. Calor. Conducción del calor. Sistemas termodinámicos. 5. Calorimetría y cambios de fase. 6. Capacidad calorífica. 7. Ecuación de estado de un gas ideal. 8. Mecanismos de transferencia de calor. 9. Sistemas termodinámicos. 10. Trabajo realizado al cambiar de volumen. 11. Trayectoria entre los estados termodinámicos. 12. Tipos de procesos termodinámicos. 13. Energía interna de un gas ideal. 14. Proceso adiabático para un gas ideal.

Abstract

El objetivo de esta investigación es dar a conocer los conceptos de termodinámica que están íntimamente relacionados a nuestras experiencias vividas del día a día, como es el caso de calor, temperatura, volumen, gas y energía. Lo notamos en nuestras casas, en la calle o en nuestra propia salud. Es el caso de la temperatura que la vemos cuando una persona está con fiebre y para ello hemos utilizado el termómetro. Las termodinámicas están vinculadas por dos palabras, calor y fuerza, que consiste en transformar el calor en energía. Sabemos que el calor es energía en flujo; entonces podemos determinar a la termodinámica como la ciencia de la energía. En las instituciones educativas se incide mucho en estos temas; sin embargo, están más relacionados a conocimientos y no a experiencias; es decir, el conocimiento es más teórico que práctico y no experimental, y todos sabemos que los estudiantes aprenden más mediante el descubrimiento. La temperatura es una forma de representar, en escala macroscópica, la velocidad media que pueden asumir las partículas de un sistema cuerpo. Para medir la temperatura, como todos sabemos, se usa un termómetro. Mencionamos el funcionamiento de los más usuales: el más común es el termómetro de mercurio, que está hecho de un vidrio unido a un pequeño depósito lleno de mercurio; cuando aumenta la temperatura, el mercurio se expande. Es frecuente también utilizar el termómetro de alcohol teñido de rojo y para termómetros de alta precisión se utiliza un gas. Por último, tenemos al termómetro digital, que registra las variaciones de tensión producidas en la piel, utilizado muy seguido en la pandemia COVID 2019. Para evitar el contacto. En los termómetros se mide a través de escalas; la más frecuente que se usa para medir la temperatura es la escala de Celsius, que está definida a partir de fusión y ebullición del agua; la escala de Kelvin se define de manera similar a la anterior, pero de forma que el cero se sitúa en el cero absoluto; además, la escala Kelvin es la unidad oficial del sistema internacional. Y por último tenemos la escala Fahrenheit, utilizada en algunos países como los Estados Unidos. Su mecanismo está basado en 180 divisiones. Por otra parte, la dilatación térmica es el aumento de las dimensiones de un cuerpo cuando su temperatura aumenta; cuando aumenta la temperatura de un cuerpo, entonces sus partículas aumentan de movimiento o vibración; por lo tanto, la distancia entre ellos. Cabe mencionar que la dilatación es una propiedad de la materia. Entonces podemos decir que los cuerpos elaborados por los elementos como plata, cobre, zinc, hierro y las aleaciones de ellos, como el acero, el latón, son aquellos que principalmente sufrirán el fenómeno de dilatación; pero la dilatación no es una propiedad exclusiva de los metales, también se puede dilatar cuerpos elaborados con concreto, y vidrios. Si hablamos de los sólidos, entonces estos tienen tres dimensiones, largo, ancho y alto, por lo cual se habla de dilatación lineal, dilatación superficial y dilatación volumétrica. Cada uno de ellos con sus respectivos coeficientes de dilatación. Un ejemplo sería la dilatación de la olla de aluminio, que sometida a fuego en la cocina se dilata, y lo notamos en la deformación de la tapa de olla, como también en las asas que se desprenden de ella. La ley cero de la termodinámica también se conoce como ley del equilibrio. Es usada para comparar la temperatura de dos o más sistemas por el uso común del termómetro. Se utiliza en el campo de la medicina y en la ingeniería. El conocimiento de estas leyes nos permite entender el funcionamiento de algunos cuerpos; por ejemplo, el agua hervida estará en equilibrio térmico con el medio ambiente en cierto momento; otro ejemplo práctico es si dos personas agarradas de las manos experimentaran un equilibrio de temperatura en sus manos. Por último, el cambio de Fase en la materia es tan evidente en el agua que aprovechamos para estudiar su comportamiento; el cambio de fase se utiliza comúnmente para describir transiciones entre los tres estados de la materia, sólido, líquido y gaseoso. Otros cuerpos también sufren estos cambios según su temperatura, como por ejemplo el mercurio en estado líquido está a temperatura ambiente, es decir, a 32º C aproximadamente. También encontramos los estados intermedios, es decir entre sólido y líquido; por ejemplo, la gelatina, la pasta de dientes. Entre otros.

The objective of this research is to present the concepts of thermodynamics that are closely related to our day-to-day experiences, as is the case of heat, temperature, volume, gas and energy. We notice it in our homes, on the street or in our own health. This is the case of the temperature that we see when a person is with fever and for this we have used the thermometer. Thermodynamics are linked by two words, heat and force, which consists of transforming heat into energy. We know that heat is energy in flux; then we can determine thermodynamics as the energy science. In educational institutions there is a lot of emphasis on these issues; without However, they are more related to knowledge and not to experiences; that is, the knowledge is more theoretical than practical and not experimental, and we all know that Students learn more through discovery. temperature is a way of represent, on a macroscopic scale, the average speed that particles can assume of a body system. To measure temperature, as we all know, a thermometer. We mention the operation of the most usual: the most common is the mercury thermometer, which is made of a glass attached to a small reservoir filled with mercury; when the temperature increases, the mercury expands. It is frequent too use the red-tinted alcohol thermometer and for high-precision thermometers use a gas Finally, we have the digital thermometer, which registers the variations of tension produced in the skin, used very often in the COVID 2019 pandemic. avoid contact. In thermometers it is measured through scales; the most frequent used to measure temperature is the Celsius scale, which is defined by melting and boiling water; the Kelvin scale is defined in a similar way to the previous one, but in a different way. so that zero is located at absolute zero; Furthermore, the Kelvin scale is the official unit of the international system. And finally we have the Fahrenheit scale, used in some countries like the United States. Its mechanism is based on 180 divisions. For other On the other hand, thermal expansion is the increase in the dimensions of a body when its temperature rises; When the temperature of a body increases, then its particles increase in motion or vibration; hence the distance between them. fits mention that dilation is a property of matter. So we can say that bodies made of elements such as silver, copper, zinc, iron and alloys of them, such as steel, brass, are those that will mainly suffer the phenomenon of dilatation; but expansion is not an exclusive property of metals, it is also it can dilate bodies made of concrete and glass. If we talk about solids, then these have three dimensions, length, width and height, which is why we speak of linear expansion, superficial expansion and volumetric expansion. Each of them with their respective coefficients of expansion. An example would be the dilation of the pot of aluminum, which when subjected to fire in the kitchen expands, and we notice it in the deformation of the pot lid, as well as the handles that detach from it. The zeroth law of thermodynamics is also known as the law of equilibrium. It is used to compare the temperature of two or more systems by common use of the thermometer. It is used in the field of medicine and engineering. knowledge of These laws allow us to understand the functioning of some bodies; For example, him boiled water will be in thermal equilibrium with the environment at a certain time; other A practical example is if two people holding hands experienced a balance temperature in your hands. Finally, the phase change in matter is so evident in the water that we take advantage of to study their behavior; phase shift is used commonly used to describe transitions between the three states of matter, solid, liquid and fizzy. Other bodies also undergo these changes depending on their temperature, such as For example, mercury in a liquid state is at room temperature, that is, at 32º C about. We also find the intermediate states, that is, between solid and liquid; for example, gelatin, toothpaste. Among others.