Temperatura: informe sobre la temperatura, distribución, cálculo con diferentes fórmulas., Resúmenes de Meteorología

¡Descarga Temperatura: informe sobre la temperatura, distribución, cálculo con diferentes fórmulas. y más Resúmenes en PDF de Meteorología solo en Docsity! UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN– TARAPOTO FACULTAD DE ECOLOGÍA – CICLO V ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL TEMA: LA TEMPERATURA, TRANSMISIÓN DEL CALOR, MEDICIÓN, DISTRIBUCIÓN DE LA TEMPERATURA, ESCALAS BÁSICAS DE TEMPERATURA CURSO:  METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA INTEGRANTES:  DOMÍNGUEZ REATEGUI ROBERT  FRÍAS CÓRDOVA JHON HARLEY DOCENTE:  MARCOS AQUILES AYALA DÍAZ FECHA DE PRESENTACIÓN: 02/05/2023 MOYOBAMBA - SAN MARTIN 2023 ÍNDICE I. NTRODUCCIÓN.....................................................................................................................1 II. OBJETIVOS............................................................................................................................1 III. DESARROLLO....................................................................................................................1 3.1 Temperatura: Etimología..............................................................................................1 3.2 Definición.....................................................................................................................1 3.3 Medición......................................................................................................................3 3.3.1 Ejercicios:..............................................................................................................5 3.4 Instrumentos................................................................................................................6 3.4.1 Termómetro digital...............................................................................................6 3.4.2 Termómetro de mercurio.....................................................................................6 3.4.3 Termómetro de alcohol........................................................................................6 3.4.4 Termómetro infrarrojo..........................................................................................6 3.4.5 Termohigrógrafo...................................................................................................7 3.4.6 Pirómetro..............................................................................................................7 3.4.7 Termómetro de bulbo húmedo.............................................................................7 3.4.8 Termómetros de gas.............................................................................................7 3.4.9 Termómetro de máximas y mínimas.....................................................................7 3.5 TRANSMISIÓN DEL CALOR: CONVECCIÓN, CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN......................7 3.5.1 CONDUCCIÓN.......................................................................................................8 3.5.2 CONVENCIÓN..............................................................................................................8 3.5.2 RADIACIÓN...........................................................................................................8 3.6 EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS ORGANISMOS VIVOS......................................9 3.6.1 Temperatura y metabolismo:................................................................................9 3.6.2 Temperatura y reproducción................................................................................9 3.6.3 Temperatura y proporción de sexos......................................................................9 3.6.4 Temperatura y crecimiento:................................................................................10 3.6.5 Temperatura y coloración...................................................................................10 3.6.6 Temperatura y comportamiento animal.............................................................10 3.7 EFECTO INVERNADERO Y AUMENTO DE LA TEMPERATURA GLOBAL..........................10 3.7.1 Efecto invernadero y aumento de la temperatura global....................................10 3.8 ACCIONES PARA MITIGAR EL AUMENTO DE TEMPERATURA......................................12 3.8.1 Proteger y restaurar ecosistemas claves:............................................................12 3.8.2 Usar medios de transporte alternativos como la bicicleta o sistemas de transporte masivo:.............................................................................................................12 química de los materiales y son relevantes en muchos campos, desde la física hasta la ingeniería y la biología. Distribución de la temperatura Distribución mundial de temperatura Promedio anual de la temperatura de la superficie terrestre mundial Promedio anual de la temperatura de la superficie del mar Distribución de la temperatura en el Perú III.3 Medición La temperatura se mide mediante magnitudes termométricas, es decir, diferentes unidades que representan la temperatura con distintas escalas. Para eso se emplea un dispositivo llamado “termómetro” del que existen varios tipos dependiendo de lo que necesites medir. Escalas básicas de Temperatura Existen distintos tipos de escala de medir la temperatura, las más comunes son: La escala Celsius (°C): También se conoce como “escala centígrada”, y es la más utilizada para medir la temperatura. En ella, el punto de congelación del agua equivale a cero grados centígrados y su punto de ebullición a cien grados centígrados. La escala Fahrenheit (°F): Es la medida utilizada por los países de habla inglesa. En esta escala, el punto de congelación del agua ocurre a los treinta y dos grados Fahrenheit y su punto de ebullición a los doscientos doce grados Fahrenheit. La escala Kelvin (K): Es la medida que se utiliza en la ciencia y establece el “cero absoluto” como un punto que indica que el objeto no desprende ningún calor y equivale a menos doscientos setenta y tres coma quince grados centígrados. Conversión de escalas Veamos gráficamente cómo están relacionadas las tres escalas de temperatura: Imagen adaptada de: Community College Consortium for Bioscience Credentials - Own work, CC BY 3.0 Veamos ahora un resumen de las fórmulas de conversión de unidades de temperatura: Los termómetros infrarrojos permiten medir la temperatura de un cuerpo sin tener que entrar en contacto con él. Su funcionamiento no se basa ni en en los cambios de energía en una resistencia eléctrica ni en las propiedades térmicas de un líquido, sino en en las radiaciones que emitimos todos los cuerpos físicos. III.4.5 Termohigrógrafo. Se denomina termohigrógrafo a un instrumento de medición utilizado en meteorología para registrar tanto temperatura como la humedad relativa. III.4.6 Pirómetro. Los pirómetros son todos aquellos termómetros destinados a medir de forma más o menos precisa la temperatura de cuerpos que están a más de 2.000 °C, por lo que son útiles en industrias donde se realizan fundiciones y otros procesos donde se tenga que llegar a temperaturas muy altas para garantizar su correcto funcionamiento. III.4.7 Termómetro de bulbo húmedo. El termómetro de bulbo húmedo es un termómetro de mercurio que tiene el bulbo envuelto en un paño de algodón empapado de agua, que se emplea para medir la temperatura húmeda del aire. III.4.8 Termómetros de gas. Los termómetros de gas son instrumentos tan precisos y complejos que su uso está limitado a la calibración de otros termómetros. El termómetro de gas consiste en un aparato en cuyo interior hay un gas, generalmente nitrógeno. Cuando se expone a un cuerpo con una temperatura determinada, la presión en su interior variará de acuerdo a esta temperatura. A mayor temperatura, más presión. Después, a partir de esta variación en la presión interna, se puede calcular la temperatura. III.4.9 Termómetro de máximas y mínimas. El termómetro de máximas y mínimas o termómetro de Six es un termómetro usado en meteorología y horticultura para registrar las temperaturas más altas y más bajas del día. III.5 TRANSMISIÓN DEL CALOR: CONVECCIÓN, CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro. Esto ocurre cuando dos sistemas que se encuentran a distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor temperatura al de menor, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas. III.5.1 CONDUCCIÓN La conducción es una forma de transferencia del calor que se da cuando dos cuerpos están en contacto o cuando pasa el calor de un lado a otro de un mismo cuerpo. Por ejemplo, si calentamos un extremo de una vara de hierro, el otro extremo se calentará al rato, a pesar de no estar en contacto directo con la fuente de calor. El mecanismo de transferencia del calor por conducción se basa en el movimiento de los átomos. Al subir la temperatura, los átomos se mueven más rápido y también empujan a los átomos vecinos, transfiriéndoles calor. La capacidad de los materiales para conducir el calor que se conoce como conductividad térmica. Por ejemplo, el aire tiene una baja conductividad, así como la madera. Por otro lado, los metales, como el aluminio y el hierro, tienen una alta conductividad térmica. Estos materiales son muy eficaces en la conducción de calor, ya que poseen electrones libres que transfieren energía más rápido desde las zonas calientes a las zonas frías del cuerpo. 3.5.2 CONVENCIÓN La convección es la forma de transferencia del calor que se produce por el movimiento de líquidos y gases de zonas calientes a zonas frías. Cuando se calienta un fluido, este se hace menos denso, lo que provoca que suba. Es gracias al proceso de convección que se forman las nubes: el vapor de agua y el aire caliente en la superficie de la Tierra se eleva para luego condensarse como nubes en las alturas. Este tipo de convección es natural o libre, sin la intervención de fuerzas externas. Por otro lado, la convección forzada se produce cuando se aplica una fuerza para mover el fluido. Esto es lo que sucede cuando usamos los ventiladores para mover el aire caliente de una habitación, o cuando movemos el contenido de una olla sobre la hornilla. III.5.2 RADIACIÓN El último tipo de transferencia de calor es también el único que puede darse en ausencia de contacto y, por ende, también de un medio físico, o sea, en el vacío. Esto se debe a que su origen está en el movimiento térmico de las partículas cargadas de la materia, que desencadena la emisión de partículas electromagnéticas, es decir, de radiación térmica, siendo su intensidad dependiente de su temperatura y la longitud de onda de la radiación considerada. Generalmente, los cuerpos en esta situación emiten radiación ultravioleta, pero a partir de ciertas temperaturas pueden emitir radiación en el espectro visible, o sea, luz. La cantidad de calor irradiada de esta manera puede determinarse por la Ley de Stefan-Boltzmann. A diario observamos el mejor ejemplo de radiación térmica: el Sol. A pesar de hallarse a 149,6 millones de kilómetros de nuestro planeta, la temperatura del Sol es tan alta que irradia hacia el espacio enormes cantidades de luz y de calor. Ambas cosas alcanzan la superficie terrestre y la mantienen caliente e iluminada, con longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, pasando obviamente por todo el espectro visible. (“Transferencia de Calor - Concepto, Tipos, Aislantes Y Medidas,” 2013) III.6 EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS ORGANISMOS VIVOS III.6.1 Temperatura y metabolismo: La mayoría de las actividades metabólicas de los microbios, plantas y animales están reguladas por diversos tipos de enzimas y las enzimas a su vez están influenciadas por la temperatura, por lo que el aumento de la temperatura, hasta cierto límite, provoca un aumento de la actividad enzimática, lo que resulta en un aumento del ritmo del metabolismo. Por ejemplo, se encuentra que la actividad de la enzima arginasa hepática sobre el aminoácido arginina aumenta gradualmente y gradualmente, con el aumento simultáneo de la temperatura de 17 ° C a 48 ° C. Pero un aumento en la temperatura más allá de 48 ″ C tiene un efecto adverso en la tasa metabólica de esta actividad enzimática que se retrasa rápidamente. En las plantas, la tasa de absorción se retarda a baja temperatura. La fotosíntesis opera en un amplio rango de temperaturas. La mayoría de las algas requieren un rango de temperatura más bajo para la fotosíntesis que las plantas superiores. Sin embargo, la tasa de respiración en las plantas aumenta con el aumento de la temperatura, pero más allá del límite óptimo, la temperatura alta disminuye la tasa de respiración. La tasa de respiración se duplica (como en los animales) al aumentar 10 ° C por encima de la temperatura óptima, siempre que otros factores sean favorables (ley de Vant Hoff). III.6.2 Temperatura y reproducción La maduración de las gónadas, la gametogénesis y la liberación de gametos tiene lugar a una temperatura específica que varía de una especie a otra. Por ejemplo, algunas especies se reproducen de manera uniforme durante todo el año, algunas solo en verano o en invierno, mientras que otras tienen dos períodos de reproducción, uno en III.7.1.2 Diferencia El calentamiento global supone un crecimiento considerable de las temperaturas de la Tierra. Esto se produce cuando los gases de efecto invernadero aumentan sus niveles en la atmósfera convirtiéndose en un fenómeno con consecuencias negativas para la vida planetaria. La quema de combustibles fósiles provocados por los vehículos y las emisiones de la industria son las principales fuentes de emisión, que generan este incremento de la temperatura global. Por otro lado, la principal diferencia entre efecto invernadero y cambio climático se encuentra en que el primero, por sí mismo, es un fenómeno natural y beneficioso para el planeta y los seres vivos. El segundo, por su parte, es perjudicial en todos sus aspectos. (“Diferencias Entre Efecto Invernadero Y Calentamiento Global,” 2021) III.8 ACCIONES PARA MITIGAR EL AUMENTO DE TEMPERATURA III.8.1 Proteger y restaurar ecosistemas claves: El respeto a la naturaleza es fundamental. Las naciones tienen en sus manos la capacidad de proteger ecosistemas claves para combatir el cambio climático: ríos, humedales, océanos, bosques y manglares absorben grandes cantidades de carbono, revirtiendo el problema. III.8.2 Usar medios de transporte alternativos como la bicicleta o sistemas de transporte masivo: Al reemplazar el carro particular por la bicicleta o el bus, las vías principales se descongestionan en las ciudades, se ahorra dinero al dejar de comprar combustible y la bicicleta fortalece la salud al hacer ejercicio. III.8.3 Evitar la quema de las basuras. La revista Environmental ciencia y Tecnología publicó un estudio en el que revela que el material derivado de la quema de basuras genera polvo, cenizas, hollín y cemento; compuestos que pueden afectar los pulmones y producir alergias, neumonía y hasta cáncer de pulmón. III.8.4 Cerrar la llave y ahorrar agua. Por un grifo abierto pueden correr hasta 12 litros de agua por minuto. Se recomienda cerrarlo mientras se realiza lavado de manos, o el cepillado de los dientes. III.8.5 Ahorrar energía eléctrica. Apagar las luces y desconectar cables ayudan a reducir el consumo. También, cerrar bien la puerta de la nevera puede disminuir el consumo de energía en un 20 por ciento. III.8.6 No usar aerosoles que contengan gases de efecto invernadero. Evitar comprar los que contienen clorofluorocarbonos. Estos representan peligro para la atmósfera, pues el gas que sale logra subir hasta la estratósfera, donde se acumula, y afecta la capa de ozono IV. FÓRMULAS Y EJERCICIOS IV.1 LEY DE CHARLES Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir, se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior). Lo que Charles descubrió es que, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor. Matemáticamente podemos expresarlo así: V / T = k (el cociente entre el volumen y la temperatura es constante) Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá: V 1 /T 1 = V 2 /T 2 IV.1.1 Ejercicio  Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C? Solución: T1 = (25 + 273) K= 298 K T2 = (10 + 273) K= 283 K  Ahora sustituimos los datos en la ecuación: V1/T1=V2/T2 V2= 2.5 L* 283°K/298°K V2= 2.37 L IV.2 ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES Esta ley dice que la presión P, el volumen V, Y la temperatura T de una masa gaseosa dada, que contiene n moles del gas, se relacionan por la expresión: P V = n R T Esta relación se conoce como la ecuación de estado de un gas ideal. Una ecuación de estado es la que relaciona variables que pueden usarse para definir o describir el estado de un sistema. Además, las unidades a utilizar, en esta ecuación, son grados Kelvin para la temperatura, litros para el volumen, atmósferas para la presión y moles para la cantidad de gas. IV.2.1 Ejercicios A qué temperatura se encuentran 0,95 moles de O2, en un recipiente de 0,5litros, si la presión 1,2 atmósferas Datos del ejercicio:  cantidad de gas = 0,95 moles.  V = 0,5 litros.  P = 1,2 atmósferas. En este caso todos los datos están en las unidades adecuadas y, por lo tanto, podemos utilizar la ecuación de estado, despejar temperatura, reemplazar valores y realizar las operaciones directamente. Respuesta: los 0,95 moles de O2, se encuentran a una temperatura de 7,69 grados Kelvin. (2021)