Termometro de Galileo
Bienvenido a la sección de "Teoría". Aquí encontraras los fundamentos teóricos en las cuales se basarán las experiencias.
Principio de arquìmides
calor y temperatura
El calor es la energía intercambiada entre dos cuerpos y su entorno. Que se puede entender como un método para transferir energía.
La temperatura la asociamos con la energía cinética de las partículas; a mayor energía cinética, mayor temperatura. La energía cinética es la energía asociada al movimiento de las partículas.
La temperatura se mide con instrumentos llamados termómetros; los cuales poseen escalas térmicas. Las principales escalas de temperatura son tres, la escala Fahrenheit (ºF), la Celsius (ºC) y la Kelvin (K). Para poder realizar la conversión de una escala a otra se plantean las siguientes ecuaciones
Los termómetros son dispositivos que sirven para medir la temperatura de un sistema. Todos los termómetros se basan en el principio de que alguna propiedad física de un sistema cambia a medida que varía la temperatura del sistema. Algunas propiedades físicas que cambian con la temperatura son:
1) el volumen de un líquido
2) las dimensiones de un sólido
3) la presión de un gas a volumen constante
4) el volumen de un gas a presión constante
5) la resistencia eléctrica de un conductor
6) el color de un objeto.
Es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado por una fuerza vertical hacia arriba que es igual al peso del fluido desalojado por el objeto. En la cual se le denomino Empuje . De lo mencionado, se dedujo la ecuación:
Donde V es el volumen del cuerpo sumerido. p la densidad del liquido. g la aceleración de gravedad y m la masa del cuerpo.
El densímetro es un pequeño flotador de vidrio que se basa en el principio de Arquímides. En el cual es un cuerpo parcialmente sumergido.
Para determinar la densidad de un fluido se admite en la ecuación que el volumen corresponde a un cilindro, en donde la altura del cilindro corresponde a la altura sumergida. Siendo de esta forma que el peso es inversamente proporcional a la altura sumergida.
Con lo dicho anteriormente se puede concluir que, si la densidad del fluido fuera menor, tendría mayor altura sumergida. Mientras que si la densidad fuera mayor, la altura sumergida seria menor.
DILATACIÓN TÉRMICA
La mayor parte de los objetos se dilatan (o se contrae) , producto del aumento (o disminución) de la temperatura. De esta forma, la dilatación térmica es consecuencia de la separación de los átomos o moléculas. En otras palabras, al aumentar la temperatura del objeto, los átomos comienza a vibrar, ocupando todo el espacio que le es posible.
LEY COMBINADA DE LOS GASES
Visita el siguiente simulador para comprender que le sucede a los distintos estados de la materia cuando se le aumenta o disminuye la temperatura.
Visita el siguiente simulador para comprender el concepto de Flotabilidad.
El termómetro de Galileo Galilei consiste en un tubo de vidrio vertical, cerrado en ambos extremos, que contiene agua en la que se encuentra sumergidas esferas de vidrio cerradas, en donde contienen una cierta cantidad de liquido coloreado. Cada esfera tiene una plaquita que esta grabado con un valor de temperatura. Por lo cual la temperatura reinante, estaría indicada por la esfera que flota a menor altura.
Este dispositivo se basa en la variación de densidad de líquidos cuando se le modifica la temperatura, lo que produce un cambio en su flotabilidad. Es decir, cuando la temperatura del ambiente cambia, el liquido que esta dentro del tubo modifica su propia temperatura, variando su densidad.
La relación que existe entre la densidad de un liquido (que en este caso de la experiencia seria agua) y la temperatura es que cuando hay aumento de temperatura, el agua tiende a ser menos densa. Mientras que si la temperatura disminuye, el liquido tiende a ser mas denso.
P * V
T
= K
Donde:
P= Presión (Pascal)
V= Volumen (metro cúbico)
T= Temperatura (ºK)
K= Constante
Referencias Bibliográficas
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http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm
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http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Calor_y_Temperatura.htm
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http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/differ_sp_06sep01.html
-
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/thexp.html
-
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Dilatacion_termica.html
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Raymond A. Serway , John W. Jewett, Jr.. (2008). Física para ciencias e ingeniería. México: Cengage Learning .
¿De donde surge la ley combinada de los gases?
Ley de Boyle
Ley de Charles
Ley de Gay-Lussac
P * V = K
Donde
P: Presión
V: Volumen
K: Constante
Nos permite relacionar la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante.
Establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.
En otras palabras:
Si la presión aumenta, el volumen disminuye
V
T
= K
Donde
V: Volumen
T: Temperatura
K: Constante
Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante.
Establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas.
En otras palabras:
Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.
P
T
= K
Donde
P: Presión
T: Temperatura
K: Constante
Esta ley establece la relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen se mantiene constante.
Dice que la presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.
Esto significa que:
Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.