¿Qué es la temperatura? – Definición y Medición

¿Qué es la temperatura? – Definición y Medición

En los términos más intuitivos, la temperatura se refiere a qué tan caliente o frío es algo. Aprenda más sobre la temperatura como una medida de la energía cinética promedio de las partículas en un objeto y pruebe su conocimiento con preguntas de prueba.

Definición de temperatura

La temperatura es una medida que determina que tan caliente o frió es algo. La cual es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en un objeto, que es un tipo de energía asociada con el movimiento. Ahora bien los términos calor y frió, no son términos muy científicos. Si se quiere especificar que tan caliente o frió es un objeto, debemos utilizar la temperatura. Por ejemplo ¿Que tan caliente debe estar un hielo para derretirse? Para poder responder a esa pregunta, un científico físico debe medir la temperatura del metal liquido. Usando la temperatura en lugar de palabras, como calor o frió.

La temperatura depende de la energía cinética de las partículas

Toda la materia se encuentra hecha de partículas, átomos o moléculas, que están en constante movimiento. Debido a que las partículas se encuentran movimiento, poseen energía cinética. Cuanto mas rápido se mueven dichas partículas, mas energía cinética poseen. Pero ¿Que tiene que ver la temperatura con la energía cinética? Bueno, cuanto mas energía cinética poseen las partículas de un objeto, mayor temperatura tendrá el objeto.

Partículas de gas

La temperatura es una medida promedio. Las partículas de materia se mueven de forma constante, pero no todas se mueven a una misma velocidad, ni en la misma dirección todo el tiempo. Por lo tanto, el movimiento de las partículas es de forma aleatoria. Las partículas que posee la materia de un objeto se mueven en diferentes direcciones, donde algunas de estas partículas se mueven mas rápido que otras. Dando como resultado que algunas partículas tengan mas energía cinética que otras. Entonces ¿Que es lo que determina la temperatura de un objeto? La temperatura de un objeto es la mejor aproximación de la energía cinética de las partículas. Cuando se mide la temperatura de un objeto, medimos la energía cinética promedio de las partículas en el objeto.

Cuanta mas alta es la temperatura, mas rápido se moverán las partículas de la sustancia. Los tintes se propagaran de forma mas rápida a través del agua caliente que del agua fría. Esto se debe al aumento del movimiento de las moléculas. La temperatura no tiene que ver con la cantidad de moléculas involucradas. Bajo condiciones dada, las temperaturas de 10 ml y 100 ml de agua hirviendo son iguales. Esto significa que la energía cinética promedio de las moléculas es igual para las dos cantidades diferentes de agua.

La temperatura del té en la taza y en la tetera es la misma.

Temperatura de medición

Dado que las moléculas son tan pequeñas, debe usar un método indirecto para medir la energía cinética de las moléculas de una sustancia. A medida que se agrega calor a una sustancia, las moléculas se mueven más rápidamente. Este movimiento incrementado provoca un pequeño aumento en el volumen o la cantidad de espacio que ocupa la mayoría de los materiales. Hay dispositivos que utilizan la expansión de una sustancia para dar una medida indirecta de la temperatura. Tales dispositivos se llaman termómetros .

Hay muchos tipos de termómetros. Muchos termómetros son tubos de vidrio delgados llenos de un líquido. El mercurio y el alcohol a menudo se usan en termómetros porque permanecen líquidos en un amplio rango de temperatura. Un cambio en la temperatura causa un pequeño cambio en el volumen del líquido. Sin embargo, este efecto se magnifica cuando el líquido se expande en el tubo muy delgado del termómetro.

Algunos termómetros implican el uso de tiras bimetálicas. En dichos termómetros, las tiras hechas de dos metales diferentes están unidas o pegadas entre sí. Debido a que los metales se expanden a diferentes velocidades, la tira combinada se dobla en cierta dirección cuando se calienta. Cuando se enfría, se dobla en la dirección opuesta. La siguiente figura muestra una tira bimetálica utilizada como termostato. Un termostato es un dispositivo utilizado para controlar los sistemas de calefacción y refrigeración.

Algunos termómetros, a menudo usados ​​en el exterior de los acuarios, contienen cristales líquidos que cambian de color según la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, las moléculas del cristal líquido chocan entre sí cada vez más. Esto provoca un cambio en la estructura de los cristales, que a su vez afecta su color. Estos termómetros son capaces de determinar con precisión la temperatura entre 65 F y 85 F.

Un termómetro sin marcas, o graduaciones, no sería muy útil para usted. Un termómetro se calibra marcando dos puntos fijos. El espacio entre estos puntos fijos se divide en divisiones llamadas grados . Los grados se utilizan para indicar la temperatura. Hay tres tipos de escalas de temperatura que se usan comúnmente en la actualidad: grados Celsius, Fahrenheit y Kelvin. Estamos acostumbrados a expresar la temperatura con grados Fahrenheit (F). Los científicos a menudo usan grados Celsius (C), pero el Kelvin (K) es la unidad SI para la temperatura.

Los termómetros pueden medir la temperatura debido a la expansión térmica. La expansión térmica es el aumento en el volumen de una sustancia debido a un aumento en la temperatura. A medida que una sustancia se calienta, sus partículas se mueven más rápido. Las propias partículas no se expanden; simplemente se extienden para que toda la sustancia se expanda. Diferentes sustancias se expanden en diferentes cantidades para un cambio de temperatura dado. Cuando inserta un termómetro en una sustancia caliente, el líquido dentro del termómetro se expande y se eleva. Usted mide la temperatura de una sustancia midiendo la expansión del líquido en el termómetro.

Energía térmica y cinética

Los átomos están siempre en movimiento. Imagina que tienes un microscopio lo suficientemente poderoso como para ver moléculas individuales en un compuesto (o átomos en el caso de un elemento). Verías que las moléculas están en constante movimiento, incluso en un objeto sólido. En un sólido, las moléculas no están fijas en su lugar, sino que actúan como si estuvieran conectadas por resortes, como se muestra aquí:

Cada molécula permanece en el mismo lugar promedio, pero constantemente se mueve de un lado a otro en todas las direcciones. Como puede adivinar, el ‘movimiento’ significa movimiento, y movimiento significa energía. Esta “sacudida” es causada por la energía térmica, que es un tipo de energía cinética.

La energía térmica es proporcional a la temperatura; Cuando la temperatura sube, la energía del movimiento aumenta. Eso significa que las moléculas se agitan más vigorosamente. A mayor temperatura, más moléculas de energía térmica tienen y más rápido se mueven. La temperatura mide un tipo particular de energía cinética por molécula.

Cuando las moléculas de una sustancia absorben energía, tienden a moverse más rápido. Una molécula se mueve más rápidamente si tiene más energía cinética. Si arrojas una roca, la roca obtiene más energía cinética, pero la temperatura de la roca no sube. ¿Cómo puede la temperatura medir la energía cinética entonces? La respuesta es la diferencia entre el movimiento aleatorio de las moléculas y el movimiento promedio del objeto. Para una colección de muchas moléculas (como una roca), la energía cinética tiene dos partes. La energía cinética de la roca lanzada proviene del movimiento promedio de toda la colección, toda la roca. Esta energía cinética no es lo que mide la temperatura.

Cada molécula en la roca también está “moviéndose” de un lado a otro independientemente de las otras moléculas en la roca. Este movimiento de “jiggling” es movimiento aleatorio. En promedio, hay tantas moléculas que se mueven de una manera como se mueven de la manera opuesta. La temperatura mide la energía cinética del movimiento aleatorio. La temperatura no se ve afectada por ninguna energía cinética asociada con el movimiento promedio. Es por eso que tirar una piedra no la calienta.

Ejemplo de temperatura

Aprendamos más sobre la temperatura y la expansión térmica con un ejemplo. ¿Alguna vez has cruzado un puente de autopista en un auto? Probablemente escuchaste y sentiste un ‘thuh-thunk’ cada dos segundos mientras cruzabas el puente. Ese sonido se produce cuando el automóvil pasa por pequeños huecos llamados juntas de expansión.

Los segmentos de concreto de un puente pueden expandirse en días calurosos. Cuando baja la temperatura, los segmentos se contraen. Estas juntas evitan que el puente se combe como resultado de la expansión térmica. Recuerde que la expansión térmica es el aumento en el volumen de una sustancia debido a un aumento en la temperatura.

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