Temperatura, calor i transferència tèrmica: conceptes bàsics

Temperatura

La temperatura és la mesura de l'energia tèrmica d'una substància.

Dilatació dels cossos

Tots els cossos, quan es calfen, augmenten de tamany i, quan es refreden, es contreuen.

Com es mesura la temperatura?

S'esmenta l'ús del termòmetre. Els líquids més usats són el mercuri i l'alcohol tintat.

Termòmetres de mercuri

El mercuri és un metall líquid a temperatura ambient; es transforma en sòlid a -39 ºC. Al llarg del temps se'n van retirar.

Termòmetre d'alcohol

Aquest tipus de termòmetre és molt útil per mesurar temperatures molt baixes. L'alcohol es transforma en sòlid a -119 ºC.

Termòmetre digital

Els termistors són un tipus de sensor que augmenta la conductivitat elèctrica quan augmenta la temperatura. El termòmetre digital té incorporat un microcontrolador que mesura la temperatura.

Escales de temperatura

0 ºC = 273,15 K; 100 ºC = 373,15 K.

Per passar de Celsius a Kelvin: sumar 273,15. Per passar de Kelvin a Celsius: restar 273,15.

Calor i equilibri tèrmic

Quan dos cossos es posen en contacte i tenen diferència de temperatura, s'estableix l'equilibri tèrmic. La calor és la transferència d'energia d'un sistema o cos que té una temperatura més alta a un altre que té la temperatura més baixa.

Unitats de mesura de la calor

1 cal = 4,184 J.

• Per passar de calories a joules: multiplicar per 4,184.
• De joules a calories: dividir per 4,184.

Conducció

El procés pel qual es transmet la calor d'un punt a un altre dins d'un sòlid es denomina conducció. La conducció transmet energia tèrmica, però no matèria. Els aïllants tèrmics són materials que transmeten molt lentament l'energia tèrmica.

Radiació

És el procés de transferència de la calor pel qual els cossos emeten energia que pot propagar-se pel buit. Tipus de radiació: ràdio, microones, infraroig, visible (del roig al violeta), ultraviolada, raigs X i gamma. Tots els cossos absorbeixen radiacions, però també n'hi ha que en reflecteixen.

Llei del refredament de Newton

És el fenomen de transferència de calor on la velocitat de pèrdua o guany de calor d'un cos és aproximadament proporcional a la diferència de temperatura entre el cos i l'entorn. La transferència depèn també de l'àrea de les superfícies, de la conductivitat tèrmica del material i del gruix de les parets (a menor gruix, major transferència).

Convecció

La convecció és el procés pel qual es transfereix l'energia tèrmica d'un punt a un altre en un fluid, a causa del moviment del fluid.