Termometría
El concepto de temperatura es
intuitivo y se basa en la sensación de frío o calor que sentimos al tocar un
cuerpo. Sin embargo, está sensación de frío o calor no es suficiente para
caracterizar el estado de calentamiento de un cuerpo, pues ella depende de varios
factores. Por tanto; definiremos a la temperatura como la magnitud física que
mide el estado de agitación de las partículas de un cuerpo, caracterizando su
estado térmico.
PUNTOS
FIJOS: son dos (2) puntos característicos en que la
experiencia muestra que algunos fenómenos se reproducen siempre en las mismas
condiciones.
1er
Punto fijo: es el punto de fusión del hielo y es el
estado térmico en que aparecen en equilibrio los estados sólido y líquido del
agua pura.
2do
Punto fijo: es el punto de ebullición del agua y es
el estado térmico del vapor de agua en ebullición.
Calorimetría
La calorimetría es la ciencia de
medir el calor de las reacciones químicas o de los cambiosfísicos. El
instrumento utilizado en calorimetría se denomina calorímetro. La palabra
calorimetría deriva del latino "calor". El científico escocés Joseph
Black fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, por
esto se lo considera el fundador de calorimetría.
Fue
mediante calorimetría que Joule calculó el equivalente mecánico del calor
demostrando con sus experiencias que 4.18 J de cualquier tipo de energía
equivalen a 1 caloría.
La
calorimetría indirecta calcula el calor que producen los organismos vivos mediante
su producción de dióxido de carbono y de los residuos de nitrógeno
(frecuentemente amoníaco en organismos acuáticos o, también, urea en los
terrestres). Antoine de Lavoisier indicó en 1780 que la producción de calor
puede ser calculada por el consumo de oxígeno de los animales. Naturalmente, el
calor generado por los organismos vivos también puede ser medido por
calorimetría directa, en la cual el organismo entero es colocado en el interior
del calorímetro para hacer las mediciones.
ENERGÍA
CONCEPTO
DE ENERGÍA: Si observas a tu alrededor, verás que
la energía hace que las cosas sucedan. Si es de día, el Sol nos entrega energía
en forma de luz y de calor. Si es de noche, los focos usan energía eléctrica
para iluminar. Si ves pasar un auto, piensa que se mueve gracias a la gasolina,
un tipo de energía almacenada. Nuestros cuerpos comen alimentos, que tienen
energía almacenada. Usamos esa energía para jugar, estudiar... para vivir.
Desde
una perspectiva científica, podemos entender la vida como una compleja serie de
transacciones energéticas, en las cuales la energía es transformada de una
forma a otra, o transferida de un objeto hacia otro.
Ejemplo,
un manzano. El árbol absorbe luz (energía) de la radiación solar, convirtiendo
la energía luminosa en energía química almacenada en enlaces químicos. Luego
utiliza esta energía para producir hojas, ramas y frutos. Cuando una manzana,
"llena" de energía química, se cae del árbol al suelo, su energía de
posición (almacenada como energía potencial gravitacional) se transforma en
energía cinética, la energía del movimiento, a medida que cae. Cuando la
manzana golpea el suelo, la energía cinética se transforma en calor (energía
calorífica) y sonido (energía acústica). Cuando te comes la manzana, tu cuerpo
transforma su energía química almacenada en el movimiento de tus músculos
(entre otras cosas)...
TIPOS
DE ENERGIA
Energía mecánica:
Energía que tienen los cuerpos debido a su movimiento, su situación respecto a
otro cuerpo o su estado de deformación. Puede ser de tres tipos:
Energía cinética:
asociada con el movimiento de los cuerpos.
Energía potencial
gravitatoria: asociada con la posición de los cuerpos
respecto a la Tierra.
Energía potencial
elástica: asociada a un cuerpo elástico que puede
deformarse.
Energía interna:
asociada con la temperatura y la naturaleza de las sustancias.
Energía eléctrica:
asociada con la intensidad, el voltaje y el tiempo que esté pasando la
corriente por un determinado aparato.
Energía
radiante: Energía en forma de ondas electromagnéticas.
Energía nuclear:
asociada con el núcleo de los átomos.
Energía
magnética: Es la energía asociada a las acciones magnéticas.
Energía química:
Debida a la potencialidad energética que tienen ciertas sustancias en las transformaciones
químicas.
Trabajo
La
fuerza es una acción que solo se puede expresar cuando hay interacción entre
dos cuerpos. Fuerza aplicada de un cuerpo al otro transforma la energía
potencial en cinética.
El
resultado de esta aplicación de fuerza para transformar la energía se denomina
trabajo.
Calor
El calor es una forma de energía
que puede transformarse en otras y viceversa. Consideramos dos cuerpos A y B a
temperatura T1 y T2 suponemos que T1 es mayor que T2. Al poner en contacto los
dos cuerpos la experiencia nos demuestra que pasa de A a B una cierta energía
que denominamos calor. En este caso decimos que el calor pasa del cuerpo
caliente al frío por conducción. Las moléculas del cuerpo caliente están muy
excitadas y tienen una gran energía de vibración. Estas chocan con las vecinas
más lentas del cuerpo frío y comparten con ellas algo de su energía de
movimiento por tanto la energía de movimiento térmico se transmite de una
molécula a la siguiente aunque cada molécula permanece en su posición original.
Temperatura y Escalas Termométricas
La
temperatura es un concepto que involucra valores positivos y negativos, la
asociamos al concepto "fiebre" cuando estamos enfermos, pero la
verdad que mucho más amplio. Está presente en nuestra vida cotidiana y no nos
damos cuenta. Usted puede enumerar, fácilmente tres situaciones donde se esté
presente la temperatura.
Para
medir la temperatura existe un instrumento llamado termómetro. Este instrumento
está formado por un capilar muy fino en el interior de un tubo de vidrio, ambos
extremos están cerrados y en uno de ellos se estrecha y el capilar tiene un
bulbo con mercurio, el cual se dilata al más mínimo cambio de temperatura.
Existen
tres escalas termométricas conocidas y estas son:
Escala
Celsius o Centígrada: Es la más usada, toma como
referencia el punto de fusión del agua para indicar la temperatura mínima, es
decir 0 ºC, y considera el punto de ebullición del agua para indicar la
temperatura más alta, o sea 100 ºC. Es una escala que considera valores
negativos para la temperatura, siendo el valor más bajo de -273 ºC.
Escala
Fahrenheit o Anglosajona: Es una escala que tiene
180º de diferencia entre el valor mínima y el máximo del termómetro. También
relaciona los puntos de fusión y ebullición del agua para indicar los valores
de temperatura. El valor mínimo es a los 32 ºF y el máximo a los 212 ºF. Al
igual que la escala Celsius, tiene valores negativos de temperatura.
Escala
Kelvin o Absoluta: Es una escala que no tiene valores
negativos. El punto de fusión del agua en esta escala es a los 273 ºK y el
punto de ebullición es a los 373 ºK y la mínima temperatura es 0º K que para la
escala Centígrada resulta ser a los -273 ºK.
Mecanismos de Propagación del calor
Propagación
del calor.
El
calor es una de las múltiples formas en que se manifiesta la energía, y la
transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en
forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo
que estén a temperaturas desiguales. La transferencia de calor ocurre mediante
convección, radiación y conducción. Estas tres formas pueden producirse a la
vez, aunque por lo regular predomina una de ellas.
CONDUCCIÓN:
El calor se propaga sin traslado de materia. Es característica del estado
sólido de la materia, particularmente en aquellos materiales que son buenos
conductores del calor como los metales. Por ejemplo, al poner una cucharita en
el café caliente, el calor se propaga a través de la cucharita.
CONVECCIÓN:
El calor se propaga con traslado de materia. Es característica del estado
líquido y gaseoso de la materia. Por ejemplo, al calentar agua, el agua
caliente asciende y la fría desciende, originándose corrientes circulares de
agua llamada "corriente convectiva". Otro ejemplo de convección se da
al encender una estufa. El aire cercano a la estufa se calienta, se dilata,
disminuye su densidad y asciende. El lugar que deja es ocupado por aire frío
que se calienta y asciende. Es así como se propaga el calor por toda una
habitación.
RADIACIÓN:
Es la propagación de calor mediante ondas electromagnéticas. No necesitan un
medio material para propagarse. Por ejemplo, la energía solar llega a nosotros
mediante radiación. Por otra parte, todos los cuerpos que se encuentran a una
temperatura superior al 0 K (cero Kelvin o cero absoluto) emiten calor en forma
de onda electromagnética.
FENÓMENOS TERMODINÁMICOS FUENTES Y TIPOS DE ENERGÍAS
Las
fuentes de energía son aquellas que brindan la energía como productor original,
o sea, producen la energía directamente, pero siempre cumpliendo con la ley de
conservación de la energía.
Como
fuentes de energía se pueden mencionar: sol, viento, carbón, petróleo, caídas
de agua, desechos orgánicos, átomos, olas del mar, reacciones químicas, sonido,
entre otras.
Los
tipos de energía son aquellos que identifican la forma en que se manifiesta la
energía. Entre los distintos tipos de energía se destacan la solar, la atómica
o nuclear, la hidráulica, la química, la eléctrica, la eólica, la mecánica
(cinética y potencial), la geotérmica y la térmica.
Entalpía:
Es
una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya
variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por
un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema
intercambia con su entorno.
Entropía:
La
entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la
energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado
de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso
de un proceso que se dé de forma natural. La palabra entropía procede del
griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación.
Reacciones Químicas: Endotérmicas y Exotérmicas
Reacción
Endotérmica:
La
reacción endotérmica es una reacción química que absorbe energía. Casi todas
las reacciones químicas implican la ruptura y formación de los enlaces que unen
los átomos. Normalmente, la ruptura de enlaces requiere un aporte de energía,
mientras que la formación de enlaces nuevos desprende energía. Si la energía
desprendida en la formación de enlaces es menor que la requerida para la
ruptura, entonces se necesita un aporte energético, en general en forma de
calor, para obtener los productos. Algunas reacciones endotérmicas necesitan
más energía de la que puede obtenerse por absorción de calor de los alrededores
a temperatura ambiente. Por ejemplo, para transformar el carbonato de calcio en
óxido de calcio y dióxido de carbono es necesario calentar. Cuando en una
reacción endotérmica una sustancia absorbe calor, su entalpía aumenta (la
entalpía es una medida de la energía intercambiada entre una sustancia y su
entorno).
Reacción
Exotérmica:
Son
reacciones químicas que desprenden energía. Por ejemplo, la reacción de
neutralización de ácido clorhídrico con hidróxido de sodio desprende calor, y a
medida que se forman los productos, cloruro de sodio (sal) y agua, la
disolución se calienta. Las reacciones exotérmicas se han utilizado durante
miles de años, por ejemplo, en la quema de combustibles. Cuando se quema carbón
tienen lugar varias reacciones, pero el resultado global es que los átomos de
carbono del carbón se combinan con el oxígeno del aire para formar dióxido de
carbono gas, mientras que los átomos de hidrógeno reaccionan con el oxígeno
para producir vapor de agua. La redistribución de los enlaces químicos
desprende gran cantidad de energía en forma de calor, luz y sonido. Aunque para
la ruptura de los enlaces entre el carbono y el hidrógeno se requiere energía
calorífica, ésta es mucho menor que la que se desprende cuando estos dos
elementos se combinan con el oxígeno. Esto hace que la reacción global sea
exotérmica.
NUTRICIÓN
Proceso
fisiológico por el cual los alimentos ingeridos, se transforman y se asimilan.
Es un acto involuntario
PRINCIPALES
NUTRIENTES:
Nutriente
es un producto químico procedente del exterior de la célula y que ésta necesita
para realizar sus funciones vitales. Éste es tomado por la célula y
transformado en constituyente celular a través de un proceso metabólico de
biosíntesis llamado anabolismo o bien es degradado para la obtención de otras
moléculas y de energía.
Los
nutrientes son cualquier elemento o compuesto químico necesario para el
metabolismo de un ser vivo. Es decir, los nutrientes son algunas de las
sustancias contenidas en los alimentos que participan activamente en las
reacciones metabólicas para mantener las funciones del organismo.
Los
seres vivos que no tienen capacidad fotosintética, como los animales, los
hongos y muchos protoctistas, se alimentan de plantas y de otros animales, ya
sea vivos o en descomposición. Para estos seres, los nutrimentos son los compuestos
orgánicos e inorgánicos contenidos en los alimentos y que, de acuerdo con su
naturaleza química, se clasifican en los siguientes tipos de sustancias:
·
Proteínas.
·
Glúcidos.
·
Lípidos.
·
Vitaminas
·
Sales minerales.
Vitaminas:
Las vitaminas son indispensables para promover reacciones vitales metabólicas,
de mantenimiento y de defensa. Intervienen en el proceso de crecimiento y
recuperación.
Proteínas:
Las proteínas tienen como función principal formar las estructuras de los seres
vivos, los huesos, los músculos, la piel, el pelo, las uñas.
Hidratos
de carbono: Los hidratos de carbono proveen de
energía y favorecen la acción de las proteínas. Son sustancias orgánicas que
contienen hidrógeno y oxígeno en la misma proporción del agua. Este grupo de
compuestos está formado principalmente por azucares y almidones. Producen
energía inmediata para el cuerpo.
Grasas
insaturadas: son liquidas a temperatura ambiente y
comúnmente se les conoce como aceites. Pueden ser, por ejemplo aceites de
oliva, girasol, maíz. Son las más beneficiosas para el cuerpo humano por sus
efectos sobre los lípidos plásticos y algunas contienen ácidos grasos que son
nutrientes esenciales, ya que el organismo no puede fabricarlo y el único modo
de conseguirlo es mediante ingestión directa.
Grasas
saturadas: Formadas mayoritariamente por ácidos
grasos saturados. Aparecen por ejemplo en el tocino, en el sebo, en las
mantecas de cacao o cacahuete, etc. Este tipo de grasas es sólida y a
temperatura ambiente. Las grasas formadas por ácidos grasos de cadena larga se
consideran que elevan los niveles plasmáticos de colesterol asociado a las
lipoproteínas LD.
Minerales:
Los minerales ayudan a formar nuevos tejidos; suponen un 6% del paso total de
un individuo y se localizan, en su mayoría, en el esqueleto, en forma de
fosfatos calcicos. Los minerales son por lo menos, tan importantes como las
vitaminas para lograr el mantenimiento del cuerpo en perfecto estado de salud.
Pero como el organismo no puede fabricarlos, debe utilizar las fuentes
exteriores de los mismos como son los alimentos, los suplementos nutritivos, la
respiración y la absorción a través de la piel.
Agua:
El agua participa en la digestión, en la lubricación de las articulaciones, en
la regulación de la temperatura corporal y es el medio de transporte del
organismo. Cerca del 72% de la masa libre de grasa del cuerpo humano está hecha
de agua. Para su adecuado funcionamiento nuestro cuerpo.
