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. - Alva Mautino, Liliana (2021)
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.