La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en su movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de una pequeña cantidad de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que dicha cantidad de agua.
Cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo se piensa que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas entre si, pero son conceptos diferentes.
El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo. Por ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total.
Escalas de temperatura
Escala Celsius
Esta escala fue establecida por el astrónomo sueco Andrés Celsius (1701-1744). Su punto fijo inferior es la temperatura normal de fusión del hielo. Se obtiene colocando el termómetro en hielo machacado y en fusión. El nivel estable que alcanza el mercurio en esas condiciones se marca con el número cero. Su punto fijo superior es la temperatura normal de ebullición del agua. Se obtiene exponiendo el termómetro a los vapores de agua hirviendo. El nivel estable alcanzado por el mercurio en su dilatación se marca con el número cien.
Marcados los puntos fijos, se divide el intervalo entre 0º y 100º en 100 partes iguales y a cada una se le da el valor de un grado Celsius o centígrado ( 1 ºC ). La graduación continúa de igual forma más allá de los puntos fijos.
Escala Fahrenheit
Fue establecida por el físico alemán Gabriel D. Fahrenheit. Su punto fijo inferior corresponde a la temperatura de una mezcla, en partes iguales, de hielo machacado y cloruro de amonio. Se introduce en ella el termómetro y se marca con el número cero el nivel alcanzado por el mercurio. Su punto fijo superior es el mismo de la escala Celsius, es decir, la temperatura normal de la ebullición del agua. El nivel alcanzado por el mercurio expuesto a los vapores de agua hirviente se marca con el número 212.
El intervalo entre 0 y 212 se divide en 212 partes iguales y cada una es un grado Fahrenheit ( 1 ºF ). La graduación también continúa más allá de los puntos fijos.
Relación entre las escalas Celsius y Fahrenheit
La temperatura normal de la fusión del hielo o 0ºC corresponde a 32ºF. Para determinarlo basta introducir un termómetro graduado en escala Fahrenheit en hielo fundiéndose. Comparando los intervalos entre las temperaturas de la fusión del hielo y la ebullición del agua de ambas escalas resulta una proporción que permite expresar grados Celsius en grados Fahrenheit y viceversa. Esta proporción es :
TªC = tºF – 32
100 180
Entonces…
tºC = 5·(tºF – 32º)
9
tºF =9·tºC + 32º
5
Escala Kelvin o Absoluta
Esta escala tiene sus grados iguales a los grados Celsius, es decir, al intervalo de 100ºC corresponden 100ºK. Pero en ella existe un solo punto fijo que corresponde a la temperatura más baja medida hasta ahora a la que le da el valor de 0ºK y se denomina cero absoluto, por lo tanto en la escala Kelvin no existen las temperaturas negativas. El 0ºK corresponde a una temperatura de -273ºC, lo que permite establecer la siguiente relación entre ambas escalas:
tºC = tºK – 273º
tºK = tºC + 273º
Termómetro
Un termómetro es un instrumento que sirve para medir la temperatura, basado en el efecto que un cambio de temperatura produce en algunas propiedades físicas observables y en el hecho de que dos sistemas a diferentes temperaturas puestos en contacto térmico tienden a igualar sus temperaturas.
Entre las propiedades físicas en las que se basan los termómetros destaca la dilatación de los gases, la dilatación de una columna de mercurio, la resistencia eléctrica de algún metal, la variación de la fuerza electromotriz de contacto entre dos metales, la deformación de una lámina metálica o la variación de la susceptibilidad magnética de ciertas sales paramagnéticas.
El termómetro de dilatación de líquidos es el más conocido. Consta de una ampolla llena de líquido unida a un fino capilar, todo ello encerrado en una cápsula de vidrio o cuarzo en forma de varilla. La sensibilidad que se logra depende de las dimensiones del depósito y del diámetro del capilar, y en los casos más favorables es de centésimas de grado.
El rango de temperaturas en que es más fiable depende de la naturaleza del líquido empleado. Por ejemplo, con alcohol se logra buena sensibilidad y fiabilidad entre -100 ºC y 100 ºC, mientras que el termómetro de mercurio es indicado entre -30º y 600 ºC.
La capacidad calorífica de un cuerpo es la razón de la cantidad de calor que se le cede a dicho cuerpo en una transformación cualquiera con la correspondiente variación de temperatura. La Capacidad calorífica depende de la masa del cuerpo, de su composición química, de su estado termodinámico y del tipo de transformación durante la cual se le cede el calor.
Q=CALOR
C=CAPACIDAD CALORIFICA
DELTA T= VARIACION DE TEMPERATURA
Capacidad calorífica
7.CALOR ESPECIFICO
Es la cantidad de calor medida en calorías, que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia un grado centígrado. El calor específico es representado algunas veces por medio del número de unidades termales británico necesarias para elevar la temperatura de una libra de una sustancia un grado Fahrenheit. El calor específico del agua es una caloría por grado; esto es, que una caloría de calor debe ser sustituida para que un gramo de agua eleve su temperatura un grado centígrado.
De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Therese Petit, el calor específico de los elementos sólidos es inversamente proporcional a su peso atómico ; que es, el calor específico multiplicado por el peso atómico es aproximadamente una cantidad constante para todos los elementos sólidos.
c=C/M
c = CALOR ESPECIFICO C= CAPACIDAD CALORIFICA M= MASA
Ley Joul
Antes de examinar en detalle que es la Potencia, primero se debe de entender que es energía
Se puede entender como energía a la capacidad que se tiene para realizar algo.
Por ejemplo, si se conecta una batería o pila a un foco o bombillo incandescente se observa que esta energía se convierte en luz y también se disipa en calor.
La unidad de la energía es el julio (J) y la rapidez o velocidad con que se consume esa energía (se deja el bombillo encendido gastando energía en luz y calor) se mide en julios/segundo. A esto se le llama Potencia.
La fórmula es: P = W / T (energía por unidad de tiempo)
Si se consume un Julio en un segundo se dice que se consumió un Watt (Vatio) de potencia.
Existen varias fórmulas que nos ayudan a obtener la potencia que se consume en un elemento en particular.
Una de las mas conocidas es: P = V x I
Donde V es el voltaje e I es la corriente del elemento en cuestión.
Para el caso de las resistencias, se pueden utilizar también las siguientes fórmulas:
– P = V2 / R (aquí no se conoce la corriente): Si se Conoce el valor de la resistencia y el voltaje entre sus terminales
– P = I2 x R (aquí no se conoce el voltaje): Si se conoce el valor de la resistencia y la corriente que la atravies
Marco teórico
3.MARCO PRACTICO
2.1 MONTAJE
2.1.1 DESCRIPCION
De una manera general, el sistema recibe información por la sonda de temperatura, dicha información es enviada al computador por el puerto paralelo, en donde es procesada y se toma una decisión. Los datos de salida se envían al exterior por el mismo puerto, con el fin de controlar la resistencia de calentamiento que sirve para modificar la temperatura del, agua, durante el proceso de calentamiento, se toma constantemente la temperatura.
2.2CALCULOS
2.2.1 CALCULOS GENERALES
El sistema va a medir temperaturas de 0 ºC a 100 ºC., rango en el cual el "LM35" variara su voltaje 0,01v por grado centígrado, esta escala de 100 se dividirá a la vez en 128 parte, esto lo hará el integrado "ADC0804"
Por tanto
Es decir mientras que la temperatura en grados centígrados entre los puntos de fusión y ebullición tiene 100 divisiones en los datos binarios van a ser 128 divisiones.
Como el dato que se obtendrá en el computador será TºB para hallar la temperatura en grados centígrados será:
Y con este dato es que se procesa la información en el computador.
ENERGIA TERMICA SUMINISTRADA
TEMPERATURA FINAL
Conclusiones
La energía térmica suministrada Por la resistencia, nunca fue exacta con la energía térmica calculada y hallada prácticamente, pues el sistema pierde energía que se disipa en el medio ambiente, además no toda la energía disipada por la resistencia se convierte en calor.
La temperatura final que se halla teóricamente varia un poco respecto a la que se obtiene por medio del sensor de temperatura, pues en ocasiones la temperatura medida, varía un poco.
En algunos casos se obtuvieron buenas aproximaciones de a los valores teóricos, pues hubo una medida de temperatura bastante aceptable.
Bibliografía
•DORF, Richard; SVOBODA James. "INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE CIRCUITOS". Ed. ALFAOMEGA.
•SERWAY, BEICHNER." FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA." Tomo II. Ed. Mc-Graw Hill, 5ta. Edición
•DEITEL, Harvey; DEITEL, Paul. "CÓMO PROGRAMAR EN JAVA". Ed. Prentice Hall. 5ta. Edición.
•http://www.unicrom.com/Tut_potencia_en_resistencia.asp
•http://usuarios.lycos.es/yxtzbldz85/newpage.html
•http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/fisicaInteractiva/Calor/
•http://www.educaplus.org/gases/tcm_y_t.html
Autor:
Elizabeth
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