En el presente Blog encuentras información pertinente sobre los desempeños a trabajar en Química indicados en el programa al inicio de nuestras clases y que están registrados en tu cuaderno.
En la página denominadaGUÍAS se ubican las actividades propuestas que debes realizar para cada desempeño y además se relacionan las fechas, las temáticas y las actividades sugeridas para cada semana de acuerdo a tu curso.
Te sugiero leer cada temática general y luego realizar las actividades propuestas para la misma.
La información disponible ya sea texto o videos deben se consultada, leída, visualizada o escuchada según corresponda como base de referencia para el desarrollo de las actividades que se encuentran en la página guías, no debes copiar esta información ni la de los videos en el cuaderno.
En el apartado de comentarios es importante que expreses tus inquietudes y /o aportes sobre la temática.
Con respecto a las actividades del anuario ambiental deben ser realizadas en hojas para legajar en la carpeta.
Las actividades correspondientes a las guías deben ser resueltas en el cuaderno de Química.
Todas las guías serán revisadas cuando retomemos el proceso de formación de manera presencial, igual recuerda que puedes dejar comentarios o en el correo si te surgen dudas sobre lo indicado en el blog.
Si te corresponde exposición puedes subir la presentación en la página denominada EXPERIMENTEMOSo enviarla a mi correo clausquimica@hotmail.com para ser compartida.
En la página denominada INFÓRMATEencuentras links para acceder a los temas de exposición y material para reforzar las temáticas a estudiar.
En la sección derecha del blog encuentras los vínculos para las diversas temáticas desde definición de química en adelante.
Es importante que tengas presente que estaré recibiendo inquietudes y respondiendo dudas, trabajos y demás de 12:30 p.m a 6:30 p.m de lunes a viernes.
No olvides que cada semana encuentras nuevas actividades en la página GUÍAS, te invito a revisarla. ES MUY IMPORTANTE QUE ME ENVÍES EVIDENCIAS DE TU TRABAJO POR CUALQUIER MEDIO, en los comentarios del Blog, correo clausquimica@hotmail.com, al grupo de Hangouts o al grupo de WhatsApp que los estudiantes de décimo tienen con el docente de Física. En la página trabajos de estudiantes encuentras algunas evidencias de los trabajostuyos y de tus compañeros. Y no olvides dar seguir al blog.
A continuación te invito a ver el siguiente video como un acercamiento a las propiedades de la materia:
Propiedades esenciales de la materia
Masa
La masa es una propiedad general de la materia, es decir, cualquier cosa constituida por materia debe tener masa. Además es la propiedad de la materia que nos permite determinar la cantidad de materia que posee un cuerpo.
Aunque no es lo mismo, el peso y la masa son proporcionales, de forma que al medir uno se puede conocer la otra y, de hecho, en el lenguaje corriente, ambos conceptos se confunden.
Peso
Peso es la fuerza de atracción llamada gravedad que ejerce la tierra sobre la materia (masa) para llevarla hacia su centro.
Volumen Los
cuerpos tienen una extensión en el espacio, ocupan un volumen. El volumen de un
cuerpo representa la cantidad de espacio que ocupa su materia y que no puede
ser ocupado por otro cuerpo, ya los cuerpos son impenetrables. El volumen
también es una propiedad general de la materia y, por tanto, no permite
distinguir un tipo de materia, una sustancia, de otra, ya que todas Tienen un
volumen, ya sea sólido, liquido o gaseoso.
Aunque
toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes
ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son
pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son
ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una
sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un
cuerpo, más pesado nos parecerá.
Punto normal de
ebullición
El
punto normal de ebullición se define como el punto de ebullición a una presión
total aplicada de 101.325 kilopascales ( 1 atm); es decir, la temperatura a la
cual la presión de vapor del líquido es igual a una atmósfera. El punto de
ebullición aumenta cuando se aplica presión. Para las sustancias que hierven en
el intervalo de la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de
ebullición con la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de
ebullición con la temperatura es de aproximadamente 0.3º/kPa o 0.04º/mm Hg
(donde la presión es aproximadamente de una atmósfera).
Punto de Fusión
Temperatura
a la cual un sólido cambia a líquido. En las sustancias puras, el proceso de
fusión ocurre a una sola temperatura y el aumento de temperatura por la adición
de calor se detiene hasta que la fusión es completa.
Los
puntos de fusión se han medido a una presión de 105 pascales (1 atm), por lo
general 1 atm de aire. (La solubilidad del aire en el líquido es un factor que
complica las mediciones de precisión.) Al fundirse, todas las sustancias
absorben calor y la mayor parte de dilatan; en consecuencia, un aumento en la
presión normalmente eleva el punto de fusión. Algunas sustancias, de las cuales
el agua es el ejemplo más notable, se contraen al fundirse; así, al aplicar
presión al hielo a 0ºC (32ºF), se provoca su fusión. Para producir cambios
significativos en el punto de fusión se requieren grandes cambios en la
presión.
En
soluciones de dos o más componentes el proceso de fusión ocurre normalmente
dentro de un intervalo de temperaturas y se hace una distinción entre el punto
de fusión, la temperatura a la que aparece la primera traza de líquido y el
punto de congelamiento, es decir, la temperatura más alta a la que desaparece
la última traza de sólido, o, en forma equivalente, si se está enfriando en vez
de calentar, la temperatura a la que aparece la primera traza de sólido.
Inercia
Es
la propiedad de los cuerpos que hace que éstos tiendan a conservar su estado de
reposo o de movimiento mientras que no exista una fuerza externa que vaya a
cambiar dicho estado de reposo o movimiento. La inercia es una propiedad
mensurable. Su medida se llama masa.
Divisibilidad
Es
la propiedad que tiene la materia de ser dividida en partículas muy pequeñas.
Las porciones de materia se llaman cuerpos.
Impenetrabilidad
Es
la propiedad que tienen los cuerpos de no poder ocupar el mismo lugar o espacio
al mismo tiempo. Cuando un cuerpo ocupa cierto lugar, ese lugar no puede ser
ocupado simultáneamente por otro. A las partes de un cuerpo no se le pueden asignar
las mismas coordenadas que a las partes de otro.
Forma
(en sólidos).
En
los SÓLIDOS, recordar que tienen tanto forma con distintas dimensiones en el
caso de las formas regulares o geométricas y en las formas irregulares donde es
más difícil obtener estas pero se puede obtener su volumen con el método de
inmersión.
Porosidad
Porosidad
es la propiedad que nos dice que como la materia esta constituida por moléculas
entre ellas hay un espacio que se llama poro.
Propiedades organolépticas
Las
propiedades organolépticas son aquellas que se perciben a través de los
sentidos-olor, color, sabor, brillo, etcétera.
Homogeneidad
La
materia homogénea es la que presenta una composición uniforme, en la cual no se
pueden distinguir a simple vista sus componentes; en muchos casos, no se
distinguen ni con instrumentos como el microscopio. Por ejemplo: el agua, la
sal, el aire, la leche, el azúcar y el plástico.
La
materia heterogénea es aquella cuyos componentes se distinguen unos de otros,
tal es el caso de la madera, el mármol, una mezcla de agua con aceite, o bien
de frutas, entre otros.
Fractura
Rotura
totalmente desordenada, sin ninguna dirección preferente de los enlaces
estructurales de un cristal como consecuencia de un golpe. Se definen 4 tipos:
irregular, concoidea (superficies curvas), astillosa (entrantes y salientes
puntiagudos) y ganchosa (propia de los metales nativos). Según la forma o tipo
de la fractura nos da la idea de la estructura o cohesión del material.
Aspecto
Involucra
la textura, el tamaño y forma que según sus variaciones se determinan distintas
características de los materiales, o las dimensiones necesarias según su futura
utilidad.
Color, Olor y sabor
Muchas
sustancias tienen un color, un olor y un sabor característicos que las hacen
fácilmente identificables. Por ejemplo: por su olor, podemos distinguir el
cloro del amoníaco; por su color, el oro de la plata; por su sabor, el azúcar
de la sal.
El
color de un material es una propiedad que aunque muy aparente posee un
potencial de diagnóstico limitado. Muchos materiales muestran colores diversos
dependiendo de mínimas proporciones de impurezas en su estructura, el cuarzo
por ejemplo, aunque frecuentemente incoloro o gris puede ser rojo, blanco,
celeste, violeta (amatista), amarillo (citrino) verde o aún negro.
Propiedades físicas
Las
propiedades físicas dependen del tipo de aleación y las más importantes son:
Peso específico.
El
peso específico puede ser absoluto o relativo: el primero es el peso de la
unidad de volumen de un cuerpo homogéneo. El peso específico relativo es la
relación entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de una sustancia
tomada como referencia; para los sólidos y líquidos se toma como referencia elagua destilada a 4 ·C
Calor específico.
Es
la cantidad de calor necesaria para elevar en 1°C la temperatura de 1 kg de
determinada sustancia. El calor específico varía con la temperatura. En la
práctica se considera el calor específico medio en un intervalo de
temperaturas.
Punto de fusión.
Es
la temperatura a la cual un material pasa del estado sólido al líquido,
transformación que se produce con absorción de calor.
Punto de Solidificación
Es
la temperatura a la cual un líquido pasa al estado sólido, durante la
transformación hay cesión de calor. Casi siempre coinciden los puntos de fusión
y de solidificación.
Calor latente de fusión.
Es
el calor necesario para vencer las fuerzas moleculares del material (a la
temperatura de fusión) y transformarlo de sólido en líquido.
Resistencia a la corrosión.
La
corrosión de los metales puede originarse por:
·
Reacciones químicas con los agentes corrosivos
·
Reacciones electroquímicas producidas por corrientes electrolíticas generadas
en elementos galvánicos formados en la superficie con distinto potencial. Las
corrientes electrolíticas se producen con desplazamiento de iones metálicos.
La
corrosión electrolítica puede producirse por:
·
Heterogeneidad de la estructura cristalina
·
Tensiones internas producidas por deformación en frío o tratamientos térmicos
mal efectuados.
·
Diferencia en la ventilación externa
La
protección de los metales contra la corrosión puede hacerse por:
·
Adición de elementos especiales que favorecen la resistencia a la corrosión.
·
Revestimientos metálicos resistentes a la corrosión
·
Revestimientos con láminas de resinas sintéticas o polímeros.
Propiedades Mecánicas
Son
aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o
cargas que tienden a alterar su forma.
Resistencia:
Capacidad
de soportar una carga externa si el metal debe soportarla sin romperse se
denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, por compresión, por
torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (kg/mm²) para
cada uno de estos esfuerzos.
Dureza:
Propiedad
que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la
acción directa de una carga determinada. Los ensayos más importantes para
designar la dureza de los metales, son los de penetración, en que se aplica un
penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del metal, con una
presión y un tiempo determinados, a fin de dejar una huella que depende de de
la dureza del metal, los métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y
Vickers.
Elasticidad:
Capacidad de un material elástico para
recobrar su forma al cesar la carga que lo ha deformado. Se llama límite
elástico a la carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una
deformación permanente. Su determinación
tiene gran importancia en el diseño de toda clase de elementos mecánicos, ya
que se debe tener en cuenta que las piezas deben trabajar siempre por debajo
del límite elástico, se expresa en Kg/mm².
Plasticidad:
Capacidad
de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.
Tenacidad:
Resistencia
a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. La tenacidad
requiere la existencia de resistencia y plasticidad.
Fragilidad:
Propiedad
que expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los materiales
frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce
espontáneamente al rebasar la carga correspondiente al límite elástico.
Resiliencia:
Resistencia de un metal a su rotura por
choque, se determina en el ensayo Charpy.
Fluencia:
Propiedad
de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su
propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta deformación lenta, se denomina
también creep.
Fatiga:
Si
se somete una pieza a la acción de cargas periódicas (alternativas o
intermitentes), se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las
que producirían deformaciones.
PROPIEDADES TECNOLOGICAS
Determina
la capacidad de un metal a ser conformado en piezas o partes útiles o
aprovechables. Estas son:
Ductilidad:
Es
la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío, en forma de
hilos; aumenta con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza. Los metales
más dúctiles son el oro, plata, cobre, hierro, plomo y aluminio.
Maleabilidad:
Es
la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío, en forma de láminas;
esta aumenta con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza.
Fusibilidad:
Es
la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas.
Colabilidad:
Es la capacidad de un metal fundido para
producir piezas fundidas completas y sin defectos. Para que un metal sea
colable debe poseer gran fluidez para poder llenar completamente el molde. Los
metales más fusibles y colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón
y de aleaciones ligeras.
Soldabilidad:
Es
la aptitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo presión ejercida
sobre ambos en caliente. Poseen esta propiedad los aceros de bajo contenido de
carbono.
Endurecimiento por el
temple:
Es
la propiedad del metal de sufrir transformaciones en su estructura cristalina
como resultado del calentamiento y enfriamiento sucesivo y por ende de sus
propiedades mecánicas y tecnológicas. Los aceros se templan fácilmente debido a
la formación de una estructura cristalina característica denominada martensita.
Facilidad de mecanizado:
Es la propiedad de un metal de dejarse
mecanizar con arranque de viruta, mediante una herramienta cortante apropiada.
Son muy mecanizables la fundición gris y el bronce, con virutas cortadas en
forma de escamas.
El
acero dulce y las aleaciones ligeras de alta tenacidad, producen virutas
largas.
RESUMEN
Los
metales y aleaciones son procesados en diferentes formas mediante diversos
métodos de manufactura. Algunos de los procesos industriales más importantes
son la fundición, la laminación, extrusión, trefilado, embutido y forja,
maquinado y troquelado.
Cuando
se aplica un esfuerzo de tensión uniaxial sobre una barra de metal, el metal se
deforma elásticamente y luego plásticamente, produciendo una deformación
permanente. Para muchos diseños, el ingeniero está interesado en el límite
elástico al 0.2% ( esfuerzo de fluencia convencional al 0.2%), la máxima
resistencia a la tensión y la elongación o ductilidad del metal o aleación.
Estos valores se obtienen a partir del diagrama esfuerzo-deformación generado
en un ensayo de tracción.
La
dureza de un metal también puede resultar de importancia en ingeniería; comúnmente,
las escalas de dureza en la industria son de los tipos: Rockwell B y C y
Brinell (HB).
La
deformación plástica de los metales tiene lugar principalmente por el proceso
de deslizamiento, que involucra un movimiento de las dislocaciones. El
deslizamiento usualmente tiene lugar sobre los planos más compactos y en las
direcciones compactas. La combinación de un plano de deslizamiento y una
dirección de deslizamiento constituye un sistema de deslizamiento. Los metales
con un alto número de sistemas de deslizamiento (Cu, Ag, Pt, Ni, Pb, Al) son
más dúctiles que aquellos con sólo unos pocos sistemas de deslizamiento (Fe,
Cr, V, Mo, W). Muchos metales se deforman con formación de maclas cuando el
deslizamiento es difícil.
Los
límites de grano a bajas temperaturas, usualmente endurecen los metales por
proporcionar barreras al movimiento de las dislocaciones, sin embargo, bajo
algunas condiciones de deformación a alta temperatura, los límites de grano se
vuelven regiones de debilidad debido al deslizamiento del límite de grano.
Cuando
un metal se deforma plásticamente por trabajo en frío, el metal se endurece por
deformación produciendo un aumento en la resistencia y una disminución de la
ductilidad. El endurecimiento por deformación puede eliminarse proporcionando
al metal un tratamiento térmico de recocido. Cuando el metal endurecido por
deformación es calentado lentamente hasta una temperatura por encima del punto
de recristalización tiene lugar un proceso de recuperación, recristalización y
crecimiento de grano, y el metal se ablanda. Mediante la combinación de
endurecimiento por deformación y recocido, pueden conseguirse grandes
reducciones en la sección de un metal sin fractura.
La
fractura de los metales sometidos a esfuerzos de tracción puede clasificarse
según los tipos de dúctil, frágil y dúctil-frágil.
Un
metal también puede fracturar debido a la fatiga si está sometido a una tensión
cíclica y por compresión de suficiente magnitud. A altas temperaturas y
tensiones en un metal puede sobrevenirle termofluencia, o deformación
dependiente del tiempo. La termofuencia de un metal pude ser tan severa que
ocurre la fractura del metal. Existen diversos ensayos para diagnosticar la
fatiga y la falla por termofluencia de los productos manufacturados.
El
comportamiento mecánico de los materiales se describe a través de sus
propiedades mecánicas, que son el resultado de ensayos simples e idealizados.
Estos ensayos están diseñados para representar distintos tipos de condiciones
de carga. Las propiedades de un material que aparecen reportadas en diversos manuales,
son los resultados de estas pruebas. En consecuencia, se debe recordar siempre
que los valores de los manuales son valores promedio, obtenidos a partir de
pruebas ideales y, por tanto, deberán ser utilizados con cierta precaución.
El
ensayo de tensión describe la resistencia de un material a un esfuerzo aplicado
lentamente. Entre las propiedades importantes están el esfuerzo de cedencia (el
esfuerzo al cual el empieza a deformarse de manera permanente), la resistencia
a la tensión (el esfuerzo que corresponde a la carga máxima aplicada), el
módulo de elasticidad (la pendiente de la porción elástica de la curva
esfuerzo-deformación), y el porcentaje de elongación, así como el porcentaje de
reducción de área (siendo ambos, medidas de la ductilidad del material).
El
ensayo de flexión se utiliza para determinar las propiedades a tensión de
materiales frágiles. De ahí se puede obtener el módulo de elasticidad en
flexión y la resistencia a la flexión similar a la resistencia a la tensión).
El
ensayo de dureza mide la resistencia de un material a la penetración y da una
medida de su resistencia al desgaste y a la abrasión. Comúnmente se utilizan
varios ensayos de dureza, incluyendo los ensayos Rockwell y Brinell. A menudo
la dureza se relaciona con otras propiedades mecánicas, particularmente con la
resistencia a la tensión.
El
ensayo de impacto describe la respuesta de un material a una carga aplicada
rápidamente. Los ensayos Charpy e Izod son típicos. La energía que se requiere
para fracturar la probeta se mide y puede utilizarse como base de comparación
de diversos materiales, probados bajo las mismas condiciones. Además, se puede
determinar una temperatura de transición por encima de la cual el material
fallará de manera dúctil, en vez de fallar de manera frágil.
La
tenacidad a la fractura describe la facilidad con la cual se propaga una grieta
o defecto en un material.
El
ensayo de fatiga permite comprender el comportamiento de un material cuando se
le aplica un esfuerzo cíclico. Propiedades importantes incluyen el esfuerzo
límite para fatiga (esfuerzo por debajo del cual nunca ocurrirá la ruptura),
resistencia a la fatiga (el esfuerzo máximo para que la falla ocurra en un
número dado de ciclos) y la vida en fatiga (número de ciclos que resistirá un
material a un esfuerzo dado). También puede ayudar a determinar la vida en
fatiga el conocer la rapidez de crecimiento de las grietas en el material.
El
ensayo de termo fluencia proporciona información sobre la capacidad de un
material para soportar cargas a altas temperaturas. La rapidez de termo
fluencia y el tiempo de ruptura son propiedades importantes obtenidas a partir
de estos ensayos.
Mediciones
Los químicos frecuentemente realizan mediciones que son utilizadas en
cálculos para obtener otras cantidades relacionadas. Con ayuda de instrumentos
es posible medir las propiedades de una sustancia; Por ejemplo: con una cinta
métrica se mide la longitud, con pipeta, bureta, probeta graduada o un matraz
volumétrico es posible medir el volumen, con la balanza, la masa y con un
termómetro, la temperatura. Estos instrumentos nos sirven para realizar
mediciones de propiedades macroscópicas, las propiedades microscópicas se
pueden determinar con métodos indirectos.
Es importante señalar que una cantidad medida suele describirse como un número
con una unidad apropiada. Pongamos un ejemplo afirmar que un vaso contiene 3 no
tiene ningún sentido. Es necesario especificar que contiene 3 onzas, litros,
mililitros, gramos, o la unidad de la que se trate.
Durante mucho tiempo, los científicos registraron las mediciones en
unidades métricas. Sin embargo, en 1960 se propuso un sistema métrico revisado
al que se llamó Sistema Internacional de Unidades (SI).
Pero cuáles son las unidades del Sistema Internacional de Unidades?
Masa y Peso
Aunque estos dos términos suelen utilizarse indistintamente, se trata de
cantidades diferentes. Por un lado la masa es la cantidad de materia de un
objeto. Mientras que el peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto.
La unidad básica de masa delSIes el Kilogramo (Kg),
sin embargo en Química es más practico utilizar el gramo que
es la unidad más pequeña con respecto al Kilogramo.
1kg = 1000 g = 1 x 10^3 g
Es buen momento para dar a conocer los prefijos usados en el SI, que al
colocarlos antes de la unidad nos indican la relación que tiene esta unidad que
puede ser más grande o chica:
tera-........... T...... 1
000 000 000 000 o 10^12...... 1 Terametro (Tm) = 1*10^12 m
giga- ............ G ............. 1 000 000 000 o 10^9 ......... 1 Gigámetro
(Gm) = 1*10^9 m
mega- ......... M
......................1 000 000 o 10^12 ...... 1 Megámetro (Mm) = 1*10^6 m
kilo- ............. k
............................... 1 000 o 10^6 ......... 1 kilómetro (km) =
1*10^3 m
deci- ............ d ............................... 1/10 o 10^-1 ......... 1
decímetro (dm) = 0.1 m
centi- ............c
.............................. 1/100 o 10^-2 ......... 1 centímetro (cm) = 0.01
m
mili- ............. m .......................... 1/1 000 o 10^-3 ........ 1 milímetro (mm) =
0.001 m
micro- .......... µ ................. 1/ 1 000 000 o 10^-6 ........ 1
micrómetro (µm) = 1*10^-6 m
nano- ............
n..........1/ 1 000 000 000 o 10^-9 ......... 1 nanometro (nm) = 1*10^-9 m
pico- ............
p...1/ 1 000 000 000 000 o 10^-12 ....... 1 picometro (pm) = 1*10^-12 m
Ahora explico, sabemos que la unidad de masa en el SI es el kilogramo, con
esta tabla podemos darnos cuenta que el prefijo kilo- significa:
Mil (10^3) es decir 1000 gramos.
Volumen
La unidad de longitud del SI es el metro (m) y la unidad
derivada del SI para volumen es el metro cúbico (m^3). No obstante,
como en química se trabaja con volúmenes mucho más pequeños, se emplea el
centímetro cúbico (cm^3) y en ocasiones con el decímetro cubico (dm^3).
1 cm^3 = (1*10^-2 m)^3 = 1*10^-6 m^3
1dm^3 = (1*10^-1 m)^3 = 1*10^-2 m^3
Otra unidad de volumen muy utilizada es el Litro (L). Un litro es igual a
un decímetro cubico y el volumen de un litro es igual a 1000 mL (mililitros) o
1000cm^3.
Densidad
Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes
tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o
el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad
de goma de borrar o plástico son ligeras. La
propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de
una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto
mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
La densidad se define como el cociente entre la masa de
un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se
mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros
cúbicos (m3) la densidad se medirá
en kilogramos por metro cúbico (kg/m3).
Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya
que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa
un volumen de un litro, es decir, de 0'001m3,
la densidad será de:
La
mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las
del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando
siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de
medida el gramo por centímetro cúbico (gr./c.c.).
Las
medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho
más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta
con multiplicar o dividir por mil.
Sustancia
Densidad en kg/m3
Densidad en g/c.c.
Agua
1000
1
Aceite
920
0'92
Gasolina
680
0'68
Plomo
11300
11'3
Acero
7800
7'8
Mercurio
13600
13'6
Madera
900
0'9
Aire
1'3
0'0013
Butano
2'6
0'026
Dióxido de
carbono
1'8
0'018
La densidad de un
cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará
sobre otra si sudensidades menor. Por eso
la madera flota sobre el agua y el plomo se
hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que
el agua mientras que la densidad de la madera es
menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más
baja.
En el lenguaje cotidiano solemos confundir los
términos calor y temperatura. Así, cuando hablamos del calor que hace en el verano o lo
mal que saben los refrescos calientes, realmente nos referimos a la temperatura,
a la mayor o menor temperatura del aire o los refrescos. La
temperatura es una magnitud física que nos permite definir el
estado de una sustancia, lo mismo que cuando decimos que un coche
circula a 90 km/h o que una casa tiene 5 m de
alto.
Cuando se ponen en contacto dos sustancias a
distinta temperatura, evolucionan de forma que el cuerpo a
mayor temperatura la disminuye y el que tenía menor
temperatura la aumenta hasta que al final los dos tienen la misma temperatura,
igual que al echar un cubito de hielo a un refresco,
que el refresco se enfría y el cubito de hielo se calienta y termina
convirtiéndose en agua. Decimos que la sustancia a mayor temperatura ha
cedido calor a la sustancia que tenía menor
temperatura.
Sin embargo, el calor no es algo que esté almacenado en el
cuerpo más caliente y que pasa al cuerpo más frío.
Tanto uno como otro poseen energía, que depende de la masa del
cuerpo, de su temperatura, de su ubicación, etc. y recibe el nombre
de energía interna. Cuando esta energía interna pasa de
una sustancia a otra a causa de la diferencia de
temperatura entre ellas la llamamos calor. Una catarata
es agua que pasa de un sitio a otro porque están a
distinta altura, de forma similar el calor es
la energía que pasa de un cuerpo a otro porque
están a distinta temperatura.
Si ponemos al fuego un recipiente con agua,
como el fuego está a mayor temperatura que el agua,
le cede calor y la temperatura del agua va
aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termómetro en el agua.
Cuando el agua llega a 100 ºC, empieza a hervir, convirtiéndose en vapor de
agua, y deja de aumentar su temperatura, pese a que el fuego
sigue suministrándole calor: al pasar de agua a vapor
de agua todo el calor se usa en cambiar de líquido a
gas, sin variar la temperatura.
La temperatura a la que una sustancia cambia
de líquido a gas se llama punto de ebullición y es una
propiedad característica de cada sustancia, así, el punto
de ebullición del agua es de 100 ºC, el del alcohol de
78 ºC y el hierro hierve a 2750 ºC.
Si
sacas unos cubitos de hielo del congelador y los colocas en un vaso con un
termómetro verás que toman calor del aire de la cocina y
aumentan su temperatura. En un principio sutemperatura estará
cercana a -20 ºC (depende del tipo de congelador) y ascenderá rápidamente hasta
0 ºC, se empezará a formar agua líquida y la temperatura que
permanecerá constante hasta que todo el hielo desaparezca.
Igual
que en el punto de ebullición, se produce un cambio de estado, el
agua pasa del estado sólido (hielo) al estado líquido (agua)
y todo el calor se invierte en ese cambio de estado, no
variando la temperatura, que recibe el nombre de punto de
fusión. SE trata de una temperatura característica de cada
sustancia: el punto de fusión del agua es de 0 ºC, el alcohol
funde a -117 ºC y el hierro a 1539 ºC.
Sustancia
Punto de
fusión (ºC)
Punto de
ebullición (ºC)
Agua
0
100
Alcohol
-117
78
Hierro
1539
2750
Cobre
1083
2600
Aluminio
660
2400
Plomo
328
1750
Mercurio
-39
357
¿Qué es la
temperatura?
La temperatura es una
magnitud física que determina o refleja la cantidad de calor de un
objeto, del ambiente o de un cuerpo. Es la medición de la cantidad de calor
(o de energía) generada por los
movimientos de las partículas de
una masa gaseosa, líquida o sólida.
La medición de la
temperatura está relacionada con la noción de frío (menor temperatura) y de
calor (mayor temperatura), que se puede percibir de manera instintiva. Además,
la temperatura actúa como un valor de referencia para determinar el
calor normal del cuerpo humano, para estimar estados de salud, para los procesos
químicos y los industriales o metalúrgicos.
Existen
distintos tipos de escalas para la medición de la temperatura y las más comunes
son: Escalas de la temperatura
La escala Celsius. También conocida como “escala
centígrada”, es la más utilizada junto con la escala Fahrenheit. Es la medida
en la que el punto de congelación del agua equivale a 0° C (cero grados
centígrados) y su punto de ebullición ocurre a 100° C.
La escala Fahrenheit. Es la medida utilizada en la mayoría
de los países de habla inglesa, en donde el punto de congelación del agua
ocurre a los 32° F (treinta y dos grados Fahrenheit) y el punto de ebullición,
a los 212° F.
La escala Kelvin. Es la medida utilizada en
experimentos científicos y establece como punto cero el “cero absoluto”, que
supone que el objeto no desprende calor alguno y equivale a -273,15° C (grados
centígrados).
La escala Rankine. Es la medida usada comúnmente en
Estados Unidos para la medición de temperatura termodinámica y se define al
medir los grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de
valores negativos o bajo cero.
¿Cómo se mide la temperatura?
La temperatura
se mide mediante magnitudes termométricas, es decir, diferentes unidades que
representan la temperatura. Para eso se emplea un dispositivo llamado
“termómetro” del que existen varios tipos dependiendo del fenómeno que se
necesite medir, por ejemplo:
Dilatación y contracción. Existen termómetros para medir los
gases (termómetro de gas a presión constante), los líquidos (termómetro de
mercurio) y los sólidos (termómetro de columna líquida o bimetálico) que son
elementos que se expanden con temperaturas calientes o se encogen con
temperaturas frías.
Variación de resistencia eléctrica. Las resistencias eléctricas, es
decir, los flujos de electrones que se mueven a través de un material
conductor, varían según la temperatura que adquieren. Para su medición se
emplean termómetros de resistencia eléctrica como sensores (en base a una
resistencia capaz de transformar la variación eléctrica en una variación de
temperatura) y los termoeléctricos (que generan fuerza motriz).
Termómetro de radiación térmica. Los fenómenos de radiación emitidos
en el sector industrial pueden ser medidos mediante sensores de temperatura
como los pirómetros infrarrojos (para medir temperaturas muy bajas de
refrigeración) y los pirómetros ópticos (para medir altas temperaturas de hornos
y metales de fusión).
Potencial termoeléctrico. La unión de dos metales diferentes
que se someten a temperaturas distintas entre sí, genera una fuerza
electromotriz que se convierte en potencial eléctrico y que se mide en voltios.
Tipos de temperatura
Existen
distintos tipos de temperatura y, por eso, se miden con diferentes
herramientas, como por ejemplo:
La
temperatura ambiente. Es la escala de medición de temperatura que se puede
registrar en los espacios en los que se desenvuelve el ser humano y, para su
medición, se emplea un termómetro ambiental que emplea valores Celsius o
Fahrenheit.
La
temperatura del cuerpo. Es la medición de la temperatura corporal. Se considera
que 36° C es un valor normal para el ser humano y, si la temperatura supera los
37°C (o 98°F), se considera que el individuo padece fiebre.
Otros tipos
de medición de temperatura permiten calcular la sensación térmica, por ejemplo:
La
temperatura seca. Es la medición de aire en un entorno, sin tener en cuenta la
radiación calorífica del ambiente y la humedad. Se mide con un termómetro de
bulbo pintado de color blanco brillante para no absorber la radiación.
La
temperatura radiante. Es la medición del calor emitido por la radiación de los
elementos del entorno cerrado y se toma a través de un termómetro de bulbo.
La
temperatura húmeda. Es la temperatura que mide un termómetro ubicado en la
sombra, con su bulbo envuelto con algodón húmedo y ubicado bajo una corriente
de aire. A través de este sistema, el agua se evapora y se absorbe el calor, lo
que genera una disminución de la temperatura que capta el termómetro respecto a
la temperatura del ambiente. Esto da como resultado la medición de la sensación
térmica.
Diferencia entre calor y temperatura
A pesar de
que el calor y la temperatura son conceptos muy relacionados, no son lo mismo,
y se diferencia por:
Su
significado. El calor es la energía total del movimiento de las moléculas que
se encuentran en la materia. La temperatura es una magnitud de calor, es decir,
una medida de esa energía o calor.
Su símbolo.
El calor se representa con la “Q” y la temperatura con la letra “T”.
Su efecto. El
calor es un efecto físico que aumenta la temperatura. La temperatura es la
medición de calor en los cuerpos.
Su
transmisión. El calor se transmite de una sustancia a otra y puede propagarse
por conducción, convección o radiación. Según el tipo de propagación del calor,
será el nivel de temperatura alcanzado.
Su objeto
para la medición. El calor se mide con un calorímetro y la temperatura se mide
con un termómetro.
Su unidad de
medida. El calor se mide en Julios, calorías y kilocalorías. La temperatura se
mide en grados Kelvin (k), Celsius (C) o Fahrenheit (F).
Ejemplos de
temperatura
Algunos
ejemplos de temperaturas son:
La
temperatura del motor de un auto que está encendido es de 85° C.
La
temperatura del ambiente, que se considera confortable, es entre los 20° a 25°
C.
La
temperatura del horno encendido para preparar una pizza es de 180° C.
La
temperatura del agua para hervir es de 100° C.
La
temperatura corporal promedio es de 36,5° C.
La
temperatura para alcanzar la solidificación del agua al punto de convertirse en
hielo, es menor a 0° C. La
temperatura que es controlada por un “regulador de tensión” ubicado en el
interior de un aparato eléctrico, evita que se sobrecaliente o se dañe el
equipo.
En el siguiente videoencuentras ejemplos de conversiones entre los diversos sistemas de medida.
