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La termometría y la calorimetría son esenciales en la física para entender la temperatura y el calor. Los termómetros, como los de mercurio y los infrarrojos, permiten medir la temperatura, mientras que los calorímetros analizan el calor en procesos químicos y físicos. Las escalas termométricas, como Celsius y Kelvin, estandarizan estas mediciones. Además, la energía, en sus formas mecánica, renovable y no renovable, sigue principios de conservación y transferencia. Los mecanismos de transferencia de calor incluyen conducción, convección y radiación, y son clave en ingeniería térmica. La entalpía y la entropía son conceptos termodinámicos cruciales, y la dilatación térmica de materiales es vital en diseño estructural. El agua, con su dilatación anómala, destaca por su comportamiento único.
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La termometría es una rama de la física que se dedica a la medición de la temperatura a través de termómetros
Termómetros de mercurio y alcohol
Los termómetros de mercurio y alcohol funcionan basándose en la expansión térmica de un líquido
Termopares
Los termopares miden la temperatura mediante la variación de la conductividad eléctrica en función de la temperatura
Termómetros infrarrojos
Los termómetros infrarrojos detectan la radiación infrarroja emitida por los objetos
Las escalas termométricas se clasifican en relativas y absolutas, y se pueden convertir entre sí mediante ecuaciones matemáticas
La calorimetría es el estudio de la medición del calor liberado o absorbido en procesos químicos y físicos
Calorímetros adiabáticos, isotérmicos y de flujo
Los calorímetros pueden ser de tipo adiabático, isotérmico o de flujo, y también se pueden utilizar métodos indirectos para medir el calor
Métodos indirectos
Los métodos indirectos de calorimetría se basan en la cuantificación de gases como el dióxido de carbono y el oxígeno en reacciones de combustión
La transferencia de calor se puede calcular mediante ecuaciones que toman en cuenta el área, la diferencia de temperatura y los coeficientes de transferencia de calor específicos de los materiales involucrados
La energía se define como la capacidad de realizar trabajo o inducir cambios y se mide en unidades de Joules
Energía mecánica
La energía mecánica puede ser cinética o potencial, y está relacionada con el movimiento y la posición en un campo de fuerzas
Energía renovable y no renovable
La energía se clasifica en renovable, como la solar y eólica, y no renovable, como los combustibles fósiles
Conservación de la energía
La conservación de la energía establece que ésta no se crea ni se destruye, solo se transforma
Transferencia de energía
La transferencia de energía describe cómo ésta se mueve de un sistema a otro, a menudo acompañada de una degradación en la calidad de la energía
La transferencia de calor es el proceso por el cual el calor se mueve de un cuerpo a otro
Conducción
La conducción es el proceso de transferencia de calor a través de la materia por contacto directo de partículas
Convección
La convección implica el movimiento de calor por medio de fluidos debido a diferencias de densidad y temperatura
Radiación
La radiación es la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas y puede ocurrir incluso en el vacío
La transferencia de calor se puede calcular mediante ecuaciones que toman en cuenta el área, la diferencia de temperatura y los coeficientes de transferencia de calor específicos de los materiales involucrados
La entalpía es la cantidad total de energía contenida en un sistema, mientras que la entropía es una medida del desorden o aleatoriedad en un sistema
Reacciones químicas
La entalpía y la entropía son fundamentales en el análisis de reacciones químicas
Ciclos de máquinas térmicas
La entalpía y la entropía también son importantes en el estudio de ciclos de máquinas térmicas
La dilatación térmica es el aumento en las dimensiones de un material al ser sometido a un incremento de temperatura
Dilatación lineal, superficial y volumétrica
La dilatación térmica puede ser lineal, superficial o volumétrica, dependiendo de si afecta una, dos o tres dimensiones respectivamente
Coeficientes de dilatación térmica
Los coeficientes de dilatación térmica son propiedades específicas de cada material y cuantifican la variación dimensional por unidad de cambio de temperatura
La dilatación anómala del agua se refiere a su comportamiento inusual de contraerse al calentarse de 0 °C a 4 °C
La dilatación anómala del agua tiene consecuencias ecológicas significativas, como la flotación del hielo y la termorregulación de los ecosistemas acuáticos
00
Tipos de termómetros: mercurio y alcohol
Funcionan por expansión térmica de un líquido ante el calor.
01
Termopares: medición de temperatura
Miden variaciones de conductividad eléctrica según la temperatura.
02
Termómetros infrarrojos: principio de funcionamiento
Detectan radiación infrarroja emitida por los objetos para medir temperatura.
