FISIOTERAPIA
Integrantes: Maria Jose Jimenez/ Michelle Herrera/ Mishell Puente/ Sara Ortega/ Melissa Ortega/ Juan De La Cueva/ John Navarrete/ Mateo Mera/ Francisco Obando
Materia: Bases Físicas para Fisioterapia P1
Profesor: Rafael Andrés Arcos Reina
TEMPERATURA
INTRODUCCIÓN
Todos hemos pasado por experiencias a lo
largo de nuestra vida que se encuentran relacionadas directamente con lo que es
la temperatura, como las experiencias diarias que tenemos es decir; saber
distinguir lo frio de lo caliente es algo que desde una muy corta edad
naturalmente se convierte en un conocimiento personal.
Todos hemos tenido fiebre en alguna
ocasión, al meter alimentos al congelador, hervir algún alimento o a la vez
cocinarlo en un horno, todo esto se basa en el tema de la temperatura aunque de
una manera muy baja e intuitiva comprendemos el concepto de la misma pero no se
nos hace muy fácil al momento de definirla de manera clara y precisa.
¿QUÉ ES TEMPERATURA?
Para entender el concepto de temperatura,
primero debemos hablar de la energía térmica, la misma que es la energía
cinética y potencial asociada con átomos o moléculas individuales para sólidos
y gases simples.
La energía cinética es el resultado de los
movimientos aleatorios moleculares y atómicos mientras que la energía potencial
se debe a enlaces moleculares, la energía térmica se debe a los movimientos
moleculares, que trata de un concepto diferente al de la energía cinética, por
ejemplo: una pelota en movimiento tiene una energía cinética K=1/2 mv2 donde la
velocidad de la pelota es v, debido al movimiento aleatorio de sus moléculas
también tiene energía térmica , la misma que se encuentra presente incluso
cuando la pelota está en reposo, con una energía cinética igual a 0.
Teniendo claro el concepto de energía
térmica, he aquí diversas formas en las que podemos definir a la temperatura. Generalmente la temperatura está estrechamente relacionada con la
energía térmica media por cada átomo o molécula. “CUANTO MAYOR SEA LA ENERGIA
TERMICA MEDIA, MAS ALTA SERA LA TEMPERATURA”.
· Cuando los materiales pueden intercambiar energía térmica se dice
que están en contacto térmico. Después de que dos materiales hayan estado en contacto térmico
durante un periodo de tiempo largo, ambos alcanzaran la misma temperatura y
diremos entonces que se encuentran en equilibrio térmico.
· La energía fluye desde el material más caliente hacia el más frio.
NOTA: Es importante diferenciar la
temperatura del calor, ya que el calor es la energía térmica que fluye entre
cuerpos que se encuentran a temperaturas distintas. La temperatura y el calor
son magnitudes físicas completamente diferentes.
ESCALA DE TEMPERATURA
Se determinan escalas porque dan a conocer el numéricamente la temperatura
de un cuerpo o de varios cuerpos. Existen tres escalas importantes que son los
Celsius, Kelvin y Fahrenheit.
ü Escala de Temperatura Fahrenheit (ºF):
En 1724, Daniel Fahrenheit por medio de un experimento determino esta escala,
el experimento consistía en agua con sal congelada su temperatura era de 32ºF y
su máxima altura con 212ºF. Esta escala es utilizada en los Estados Unidos.
ü
Escala de Temperatura Celsius (ºC): El
nombre de la escala se da por el astrónomo sueco Anders celsuis, que explico por
un experimento su escala, a menor temperatura, agua congelada, son 0º y a mayor
temperatura, agua hirviendo, 100º. Esta escala se utiliza en diferentes países.
ü
Escala de Temperatura Kelvin (ºK): Su
nombre fue un reconocimiento que dio el físico William Thomson a su colega
Baròn Kelvin que le ayudo con el trabajo científico de esta escala. Su
temperatura mínima absoluta es cero y es una escala muy parecida a los Celsius
pero con una diferencia de 273,15 ºF.
Fórmulas de Conversión:
TERMÓMETROS:
El termómetro es un instrumento utilizado para
medir temperatura con alta precisión. Su mecanismo base consiste en el
aprovechamiento de las propiedades físicas de algunos metales ya que se dilatan
o reaccionan cuando son expuestos a temperaturas altas y bajas. El mercurio ha
sido el más utilizado porque reacciona a temperatura ambiente, ese es el motivo
por el cual la mayoría de termómetros están hechos de mercurio (Hg).
Su funcionamiento consiste en la dilatación del
mercurio cuando es expuesto al calor haciendo que recorra el tubo del
termómetro en el que está contenido, provocando que atraviese la escala
numérica permitiendo medir su dilatación. Esta escala puede estar en Celsius o Fahrenheit.
Cualquier tipo de termómetro utilizado obligatoriamente debe de ser calibrado
basándose en los puntos de congelación y ebullición del agua.
El principio básico por el cual los termómetros
funcionan es la Expansión Térmica de líquidos o solidos expuestos a
temperatura. Existen otro tipo de termómetros que funcionan con la presión de
gases y otros que aprovechan propiedades eléctricas.
Los termómetros utilizados en la actualidad son
digitales desechando a los termómetros de mercurio. Estos utilizan resistencias
eléctricas para medir la temperatura.
(Wolfson, 2011).
EXPANSIÓN TÉRMICA
La
expansión térmica es el aumento de volumen de un material al aumentar su
temperatura, cuando un material solido cambia su volumen la expansión térmica
se describe como un cambio en longitud, grosor o altura.
Si el
material es líquido se conoce como un cambio en su volumen, debido a que la
fuerza de unión entre átomos y moléculas varía entre material y material. Los
materiales más suaves tienen un coeficiente de expansión alto mientras que los
materiales más pesados tienen un
coeficiente bajo. La incompatibilidad
entre dos materiales puede generar una importante tensión residual en la unión y añadiendo más tensión produce
fallas en su resistencia.
La
expansión térmica lineal o la dilatación lineal es aquella en la que varía la
dimensión de un cuerpo ya sea en largo, ancho o en altura al aumentar su
temperatura. La mayoría
de materiales se expanden al calentarse, esto lo podemos saber gracias a la
fórmula que explica que la expansión es proporcional a la variación de
temperatura.
∆L/L=α∆T
L= longitud del objeto
∆L= la variación resultante de la variación de
temperatura
∆T= parámetro
α = coeficiente de expansión lineal
temperatura en °C
DILATACIÓN
VOLUMÉTRICA
Se llama dilatación volumétrica a la
modificación de un cuerpo solido en sus tres magnitudes, largo, ancho y largo
por la variación de la temperatura.
Esto
se mide al comparar el volumen del cuerpo antes y después del cambio de temperatura,
La
expresión matemática usada para calcular el aumento de volumen es:
ΔV=β.Vo.Δt
V=
Vo + β. Vo. Δt
ΔV=
Incremento de Volumen
β=
Dilatación del material (3α)
Vo=
Volumen Inicial
ΔT=Incremento
de temperatura
β
= Beta (coeficiente de dilatación de volumen) Representa el cambio en el
volumen porcada grado que cambia la temperatura (para materiales solidos es el
triple del coeficiente de dilatación lineal. ( β=3α) para obtener este
volumen podemos usar la tabla de
coeficientes de dilatación lineal.
Video
Demostrativo: https://www.youtube.com/watch?v=62VVEf9Z2gI
EXPANSIÓN TÉRMICA DEL AGUA
A temperatura ambiente, el agua se dilata cuando
la temperatura sube y se contrae cuando baja. Pero próximo al punto de
congelación, a los 0 ocurre lo contrario, lo cual es muy importante para la
preservación de la vida. El agua tiene su mayor densidad a 4.
El coeficiente de dilatación o también
conocido como coeficiente de dilatación térmica es el cociente que mide el
cambio relativo de longitud a volumen que se produce en un cuerpo cuando cambia
de temperatura provocando dilatación térmica. Mediante una transferencia de
calor, la energía que almacena los intermoleculares entre dos átomos cambia.
Cuando la energía aumenta la longitud lo
hace de igual manera, así los sólidos se expanden al calentarse y se contraen
al enfriarse.
GASES
IDEALES
La ley de gases ideales es la ecuación de
gases de gases ideales. Un gas hipotético echo por partículas puntuales sin dar
atracción ni repulsión en ellas y choques son perfectamente elásticos. La
presión y la temperatura son sustancia homogénea de un gas siempre cuando el
correspondiente no tenga un tamaño excesivamente grande.
Normalmente los gases comunes exhiben un
comportamiento ideal a la presión y temperaturas que son normales en la vida pero
cuando se enfrían se hacen menos ideales que hacen que su densidad aumenten .
También los gases más comunes se presentan en el aire que su ebullición es por
debajo de 100 K.
CANTIDADES
DE GASES
La
cantidad de gas está relacionada con el número total de moléculas que se
encuentran en un recipiente.
Usamos
el MOL que es una cantidad igual al número de avogadro N.
*1 mol
de moléculas= 6,022·1023 moléculas
La
masa de un gas ideal depende mucho del número de moléculas o moles y de la masa
molar.
LEY DE LOS GASES
IDEALES
Se puede decir que un gas ideal siempre es aquel que las moléculas que están formadas por este gas tienen volumen cero, y sus choques siempre van a ser elásticos. En realidad se puede considerar que los gases ideales no existen pero mucho se dice que los gases de masa molecular no muy alta a presiones no bajas y no a temperatura baja se los puede llamar gases ideales. A continuación nombraremos todas las leyes de los gases ideales.
Ley
de Boyle.- En esta le podemos decir que se relaciona el volumen y presión de un
gas a una temperatura constante. Se dice que la presión y el volumen son
inversamente proporcionales, lo que significa que si la presión aumenta el
volumen disminuye.
P1xV1=P2xV2
Ley
de Charles.- En esta ley se relaciona el
volumen y la temperatura de cierta cantidad de un gas ideal, que se encuentre a
una presión constante. En esta ley decimos que en una presión constante al
aumentar el volumen la temperatura de igual forma va a aumentar.
V1/T1=V2/2
En
el caso de querer encontrar la presión usamos la siguiente fórmula.
P1/T1=P2/T2
Ecuación
general de los gases ideales.- Aquí se combina todas las leyes anteriores para
poder llegar a la siguiente formula.
P1V1/T1=P2V2/T2
Si
la cantidad de materia que tenemos es 1 mol ocupara un volumen de 22,4L. Y por
esta razón se llega a la conclusión de la siguiente fórmula.
PV=nRT
VÍDEO EXPLICATIVO
