Calor y temperatura

Cuando calentamos algún objeto sabemos que su temperatura aumenta, no obstante, es usual que confundamos los términos temperatura y calor en la vida cotidiana, y aunque éstos tienen relación entre sí, sus significados son muy diferentes.

Calor Temperatura
¿Qué es? Es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo. Es la medida de la energía del movimiento molecular en un cuerpo.
Comportamiento La energía se intercambia entre un sistema y sus alrededores debido a la diferencia de temperatura. La temperatura aumenta conforme aumenta el movimiento o los choques entre las moléculas.
Dependencia Depende de la velocidad, cantidad y tamaño de las partículas. No depende de la velocidad, cantidad y tamaño de las partículas.
Unidades
  • Calorías (cal)
  • Joule (J)
  • Ergio (erg)
  • Grado Celsius (°C)
  • Grado Fahrenheit (°F)
  • Kelvin (K)
Instrumentos de medición Calorímetro

Termómetro

Ejemplos
  • Al servir té caliente, el agua transmite su calor a la taza.
  • Al sujetar un trozo de chocolate en la palma de la mano, éste empieza a derretirse por la transferencia de calor corporal al chocolate.
  • La temperatura para que el agua hierva es de 100 °C.
  • La temperatura corporal promedio es de 36,5 °C.
    La temperatura del ambiente está entre los 20 a 25 °C.

 

Primera, segunda y tercera ley de la termodinámica

La termodinámica es una rama de la física que estudia la interacción del calor y otras manifestaciones de energía a nivel macroscópico. Dentro de esta disciplina existen leyes o principios que tratan  de definir cómo tienen lugar las transformaciones de energía según un sistema con restricciones implícitas.

Primera ley Segunda ley Tercera ley
Postulado por: Nicolas Léonard Sadi Carnot, Rudolf Clausius y Lord Kelvin. Marcos Favela, Clapeyron, Clausius, Lord Kelvin, Ludwig Boltzmann y Max Planck. Walther Nernst.
Enunciado “El cambio en la energía interna de un sistema cerrado, \Delta U, será igual a la energía agregada al sistema mediante calentamiento, menos el trabajo efectuado por el sistema sobre los alrededores”. “La entropía total de cualquier sistema más la de sus alrededores aumenta como resultado de cualquier proceso natural”. “La entropía tiende a un valor constante mínimo cuando la temperatura tiende al cero absoluto. Para un elemento puro, este valor mínimo es cero, pero para todas las demás sustancia no es menor que cero, y posiblemente sea mayor”.
Fórmula \Delta U = Q - W

 

Donde:

Q; calor neto agregado al sistema.

W: trabajo neto realizado por el sistema.

dS \geq \frac{\delta Q}{T}

 

Donde:

S: entropía

Q: calor transferido al sistema.

T: temperatura de equilibrio.

\Delta S=\sum \frac{\delta Q}{T} = 0

 

Donde:

S: entropía.

Q: calor transferido al sistema.

T: temperatura de equilibrio.

Otros nombres Primer principio de la termodinámica y Principio termodinámico de la conservación de energía. Segundo principio de la termodinámica. Tercer principio de la termodinámica.
Ejemplos
  • Cuando un motor quema combustible, transforma la energía almacenada dentro de los enlaces químicos del combustible en trabajo mecánico y calor.
  • Cuando una persona corre convierte la energía que obtuvo de los alimentos en el trabajo necesario para correr, otra parte se convierte en el calor que eleva la temperatura del cuerpo.
  • Cuando una taza de café se deja sobre la mesa se enfriará conforme pasa el tiempo porque queda en equilibrio térmico con el entorno.
  • Cuando una persona está en un lugar cerra con muchas personas tiende a sudar, este sudor se vuelve más desordenado y se transfiere en forma de calor al aire.
  • Cuando se congela un alimento, así esté muy frío, sus átomos siempre estarán en movimiento.
  • Los superfluidos existen a muy bajas temperaturas puesto que la materia pierde la fricción interna entre sus moléculas, es decir, su viscosidad. El helio es la única sustancia que a temperaturas cercanas al cero absoluto es líquido.

 

Características de las estrellas

Básicamente, las estrellas son grandes bolas de gas en explosión, principalmente hidrógeno y helio. Nuestra estrella más cercana, el Sol, está tan caliente que la enorme cantidad de hidrógeno experimenta una reacción nuclear constante en toda la estrella, como en una bomba de hidrógeno.

¿Qué son las estrellas?

Las estrellas son astros gaseosos e incandescentes (por ejemplo, el Sol) y aparecen como simples puntos de luz a causa de la enorme distancia a que se encuentran. En una noche sin luna se pueden observar a simple vista entre 2.500 y 3.000 estrellas en cada hemisferio. El catálogo estelar o mapa celeste más antiguo conocido es el confeccionado por Claudio Tolomeo (hacia el 150 d. C.), basado probablemente en el de Hiparco (130 a. C.). Tolomeo catalogó 1.022 estrellas y las subdividió en seis clases de magnitudes: desde las más brillantes, Sirio y Vega, que definen la primera magnitud, hasta llegar a las más débiles, que corresponden a la sexta magnitud. El término galaxia designa los sistemas independientes de estrellas que se hallan situados fuera del nuestro, la denominada Vía Láctea. Contienen entre 3.000 millones y un billón de estrellas, además de una gran cantidad de polvo y gas interestelar.

¿Sabías qué...?
Con un pequeño telescopio se pueden ver unas 300.000 estrellas; con uno de tamaño mediano hasta 250 millones, y más de 3.000 millones con los más perfeccionados.

Las estrellas constituyen uno de los principales tipos de cuerpos que pueblan el universo. Una estrella es una bola caliente de gas que brilla como consecuencia de las reacciones de fusión nuclear que se producen en su núcleo. Al igual que los demás cuerpos celestes, están compuestas en su mayor parte por hidrógeno, el más simple y ligero de los elementos.

Resto de la supernova conocida como Casiopea.

Características de las estrellas

Además del brillo, las características físicas más importantes de una estrella son el color, el diámetro y la masa.

El color

A mediados del siglo pasado se clasificaban las estrellas por su color, se creía que éste dependía de la temperatura superficial, del mismo modo que una barra de hierro calentada hasta la incandescencia se vuelve primero roja, luego anaranjada, más tarde amarilla y finalmente blanca, a medida que la temperatura aumenta. En la actualidad está correctamente establecida la relación entre la temperatura y el color.

El espectro del Sol y las estrellas forma un continuo surco de rayas oscuras, a veces brillantes, a partir de las cuales es posible identificar los elementos químicos presentes y el porcentaje de los mismos. De tales rayas es posible obtener también la temperatura y características físicas como la presión o los campos magnéticos y eléctricos.

Por tanto, es evidente que debe existir también una relación entre el color y las características del espectro lineal, siendo ambos esencialmente dependientes de la temperatura.

El diámetro y la masa

Determinar el diámetro de las estrellas es también un gran problema ya que los mayores telescopios muestran sólo puntos y no discos. En 1930, Albert Michelson (1852-1931), mediante el uso de interferómetros (aparatos para realizar mediciones muy precisas basadas en los fenómenos de interferencia de la luz que incide sobre ellos), logró medir el diámetro de algunas estrellas supergigantes relativamente cercanas, como Antares y Betelgeuse; resultaron tener, respectivamente, unos diámetros 400 y 300 veces mayores que el del Sol.

Existen estrellas con diámetros centenares de veces mayores que el del Sol y otras con diámetros casi iguales al de éste. Puede afirmarse que los diámetros estelares varían desde 10.000 kilómetros a 1.000 millones de kilómetros, pero la mayoría de las estrellas de la secuencia principal tienen diámetros comprendidos entre 0,5 (enanas rojas) y 10 veces el diámetro del Sol.

La estrella Beta Pictoris, segunda en importancia de la constelación del Pintor, está a 50 años luz de la Tierra. Como puede apreciarse en la imagen, la rodea un disco de materia que se extiende hasta 60 billones de km.

Para calcular las masas de las estrellas, Arthur Stanley Eddington (1882-1944), en 1924, halló de manera teórica la existencia de una relación entre masa y luminosidad (las estrellas de masa mayor son también las más luminosas), relación que había sido ya demostrada empíricamente a partir de las pocas estrellas cuyas masa y luminosidad se conocían.

Las variaciones de las distintas masas son bastante más reducidas que las de los volúmenes, pasando de unas 0,2 a 50 veces la masa solar. Por consiguiente, la densidad media de las estrellas gigantes rojas resulta del orden de 0,0001 g/cm3, y la de las enanas blancas es de 105 g/cm3. Véanse algunos ejemplos: el Sol, que es una estrella, tiene una densidad poco mayor que la del agua, o sea 1,41 g/cm3; Antares, una estrella supergigante roja, una millonésima parte de la densidad del agua; una estrella enana blanca, como la compañera de Sirio, llamada Sirio B, con la misma masa que el Sol y un diámetro sólo cuatro veces el de nuestro planeta, la Tierra, tiene una densidad de 1.000 000 veces la del agua. Con tan enorme densidad, el gas que constituye la enana blanca se encuentra en un estado degenerado.

S. Eddington

Astrónomo y físico británico (1882-1944). Desarrolló métodos para la determinación de la masa, la temperatura y la constitución interna de las estrellas.

Los alcanos

Los alcanos son compuestos que están formados solo por enlaces entre átomos de carbono e hidrógeno. Comúnmente se los suele llamar también hidrocarburos.

El alcano más simple es el metano, cuya fórmula molecular es CH4. Admitiendo la tetravalencia del carbono y la monovalencia del hidrógeno, solamente es posible una estructura para el metano:

El alcano con dos átomos de carbono, el etano, tiene por fórmula molecular C2H6. Su fórmula estructural es:

Cuando el número de átomos de carbono es n, su fórmula molecular es CnH2n+2. Los alcanos pueden suponerse derivados del metano por sustitución sucesiva de un hidrógeno por un grupo metilo, CH3.

Los alcanos pueden ser de cadena lineal o de cadena ramificada. En la cadena normal cada átomo de carbono está unido directamente a lo sumo a otros dos, es decir, los carbonos son primarios o secundarios; en las cadenas ramificadas existen también átomos de carbono terciarios o cuaternarios:

 

El metano es el alcano más simple.

Una cadena ramificada se puede considerar como una cadena normal en la que la parte de sus átomos de hidrógeno han sido sustituidos por grupos CnH2n+1, que se denominan cadenas laterales.

Dado que la fórmula estructural desarrollada ocupa mucho espacio, para los alcanos de cadena larga se acostumbra usar la fórmula estructural abreviada, que se escribe poniendo entre paréntesis las cadenas laterales (y los sustituyentes) para indicar que esos átomos o grupos están directamente unidos al átomo de carbono precedente no escrito entre paréntesis. Por ejemplo, la última fórmula que hemos escrito en forma desarrollada, en forma abreviada se escribiría:

CH3 CH(CH3)CH2 C(CH3)3

Nomenclatura de los alcanos

Los primeros químicos nombraban en general los compuestos haciendo referencia a su origen. Esto dio lugar a una nomenclatura vulgar que, en muchos casos, aún se emplea. A medida que fue aumentando el número de compuestos orgánicos conocidos se fue haciendo evidente la necesidad de sistematizar la nomenclatura, de manera que el nombre de un compuesto reflejara su estructura. La nomenclatura actual se basa en la establecida en el Congreso de Química de Ginebra de 1892 (nomenclatura de Ginebra), que ha sido revisada repetidas veces, siendo las últimas reglas las que recomendó en 1957 la Comisión de Nomenclatura de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). En esta obra seguiremos el sistema de la IUPAC, aunque usaremos nombres vulgares cuando éstos estén muy arraigados.

Los cuatro primeros alcanos tienen nombres especiales (relacionados con su historia); a partir del quinto término se nombran según el prefijo griego o latino correspondiente al número de átomos seguido de la terminación -ano.

Los alcanos de cadena normal se indican colocando una n delante del nombre (n-butano) cuando se los quiere diferenciar de los que tienen el mismo número de átomos de carbono pero cadena ramificada en el primer enlace, a los que se antepone el prefijo iso- (iso-butano).

Los radicales monovalentes que se forman eliminando un átomo de hidrógeno de un carbono extremo de un alcano se denominan radicales alquilo. El nombre de cada radical se obtiene cambiando el sufijo -ano del nombre del alcano por -ilo, o bien por -il si el nombre del radical antecede en el nombre del compuesto (por ejemplo, el radical metilo o metil es CH3).

Para nombrar a los hidrocarburos ramificados se elige la cadena más larga y el compuesto se nombra como derivado de ese alcano de cadena normal. La cadena de carbonos se numera de un extremo a otro, eligiendo empezar por el extremo que permita que los números usados para ubicar las cadenas laterales sean lo más bajos posible. Por ejemplo, el 2-etil-3-metil-pentano sería:

Al examinar las fórmulas de los alcanos se observa que dos cualesquiera de ellos se diferencian en uno o más CH2. Una serie de compuestos en la que, como en las parafinas, los sucesivos términos se diferencian en un CH2 se denomina serie homóloga, denominándose homólogos los términos de la misma.

Los constantes físicas (densidad, solubilidad, punto de fusión, índice de refracción, etc.) de los términos de una misma serie homóloga suelen variar de un modo continuo con el aumento del peso molecular, sobre todo los puntos de fusión y de ebullición.

Propiedades generales de los alcanos

Las propiedades físicas de los alcanos siguen la gradación propia de los términos de una serie homóloga. Los cuatro primeros términos de los alcanos normales son gaseosos, del 5 al 16 son líquidos y los términos superiores, sólidos. Son incoloros e inodoros, insolubles en agua, miscibles entre sí y fácilmente solubles en disolventes orgánicos, tales como éter, sulfuro de carbono, benceno, etc. Fácilmente combustibles, arden con llama tanto más luminosa cuanto mayor es el número de carbonos de su molécula. Son estables y químicamente inertes puesto que a temperatura ambiente no son atacados por los ácidos ni las bases fuertes; ésta es la razón por la que se les denomina también parafinas (poca afinidad). Los halógenos se combinan con ellos por sustitución, formándose el derivado halogenado y el hidrácido correspondiente. Así, el metano reacciona con gas cloro dando cloruro de metilo y cloruro de hidrógeno:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

El proceso puede proseguir hasta la sustitución de todos los hidrógenos por átomos de Cl, formándose tetracloruro de carbono.

El alcano más importante es el metano, que es muy estable, ya que sólo empieza a descomponerse por encima de los 600 °C.

Los alcanos son incoloros, inoloros e insolubles en agua.

Estado natural de los alcanos

Los alcanos son compuestos muy abundantes en la naturaleza. El primer término de la serie, el metano, se desprende en los pantanos como producto de la descomposición de sustancias orgánicas por acción de bacterias anaerobias (es decir, en ausencia de aire); de ahí su antiguo nombre de gas de los pantanos. También se desprende en las minas de carbón (grisú), donde puede provocar peligrosas explosiones. Es el principal componente del gas natural, cada día más utilizado por ser un combustible limpio y de elevado poder calorífico. Los demás alcanos se hallan contenidos en el gas natural y en el petróleo, del que pueden obtenerse muchos hidrocarburos saturados por destilación fraccionada. El propano y el butano son constituyentes del gas natural y del gas de los pozos petrolíferos, de los cuales se pueden separar por fraccionamiento. Se utilizan como combustibles, comercializándose licuados bajo presión en bombonas, a diferencia del gas natural, que se suministra por cañerías.

Lepra

La lepra es una enfermedad curable, causada por un microbio, el Mycobacterium leprae, que afecta principalmente la piel y los nervios periféricos. Las formas clínicas más graves pueden comprometer también las mucosas de las vías aéreas superiores y otros órganos como los ganglios, el hígado, el bazo, etc. En los casos más graves, si no se realiza un diagnóstico precoz y un tratamiento regular y completo, puede generar discapacidades físicas, permanentes y progresivas, así como también dificultad en las relaciones sociales, laborales y familiares, a causa del temor y el rechazo que la lepra históricamente ha provocado. Con el tratamiento oportuno la lepra tiene cura.

¿Cómo se transmite?

El contagio es de persona a persona por contacto directo y prolongado, entre 3 y 5 años. Se produce entre un enfermo no tratado con posibilidad de transmitir (no todos los que padecen lepra contagian) y una persona susceptible, es decir con una predisposición especial para enfermar. Según la estadística el 80% de la población posee defensas naturales contra la lepra y sólo la mitad de los enfermos no tratados son contagiantes.

Las vías de transmisión incluyen principalmente, las secreciones respiratorias de una persona enferma y no tratada, y en menor medida en heridas de la piel y secreciones nasales.

¿Cuáles son los síntomas?

Los síntomas de la lepra pueden tardar hasta 20 años en aparecer e incluyen:
– Lesiones cutáneas que son más claras que el color normal de la piel.
– Lesiones que presentan disminución de la sensibilidad al tacto, al calor o al dolor.
– Lesiones que no sanan después de algunas semanas o meses.
– Debilidad muscular.
– Alteraciones de la sensibilidad en manos, brazos, pies y piernas.

¿Cómo puede prevenirse?

La mejor manera de evitar el contagio de la lepra es el diagnóstico y tratamiento temprano de las personas infectadas.

En el caso de las personas que estuvieron en contacto directo con personas infectadas sin tratamiento, es importante realizar controles periódicos.

¿Cómo se trata?

El tratamiento es ambulatorio, es decir que no precisa ningún tipo de internación, e incluye el uso de antibióticos, antiinflamatorios y el tratamiento de las secuelas. La medicación es entregada en forma gratuita por el Programa Nacional de Lucha contra la Lepra (Ministerio de Salud de la Nación). El paciente tratado, puede seguir haciendo su vida normal: trabajar, casarse, tener hijos, etc.

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina)

http://msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48/187-lepra#sthash.0fLOXN1k.dpuf

Quemaduras

La quemadura es una lesión en la piel que puede ser causada por distintos factores: algo caliente, fuego, agentes químicos, electrocución, entre otros.


Las quemaduras se clasifican en tipo A, B, AB según las capas de la piel y los tejidos profundos lesionados
Una quemadura grave puede poner en peligro la vida y requiere atención médica inmediata.

Se consideran quemaduras graves:
• Las que dificultan la respiración.
• Las que cubren más de una parte del cuerpo.
• Las quemaduras en la cabeza, cuello, manos, pies o genitales.
• Las quemaduras en un niño o un anciano.
• Las quemaduras AB (las más profundas).
• Las quemaduras causadas por electricidad, sustancias químicas o explosiones.

¿Qué hacer?

• Eliminar la causa de la quemadura. Si la persona tiene el cuerpo en llamas, se la debe hacer rodar por el piso para apagarlas.
• Si no hay roturas en la piel, refrescar la zona quemada con agua fría en abundancia durante al menos 15 minutos. Una toalla limpia, húmeda y fría también ayuda a reducir el dolor.
• Envolver la lesión con gasas o paños limpios, humedecidos en agua. El vendaje tiene que estar flojo.
• Si el dolor persiste, aparecen ampollas, un aspecto “carbonizado”, o el tamaño de la quemadura es superior al de la palma de la mano, es necesario llevar a la víctima a un centro de salud o llamar al servicio de emergencias.

¿Qué NO hacer?

Hay ciertas acciones que en ningún caso se deben llevar a cabo, porque pueden perjudicar el cuadro del paciente. Por eso es importante frente a quemaduras graves:
• No aplicar ungüentos, manteca, hielo, medicamentos, cremas, pomadas, aceites en aerosol, pasta dental ni cualquier otro remedio casero sobre la quemadura. Sólo agua.
• No soplar sobre la quemadura, ni retirar la ropa o cualquier otro elemento que esté pegado a la piel.
• No tocar la piel muerta ni romper las ampollas, pues el líquido que contienen protege de una posible infección.
• No intentar apagar las llamas sobre el cuerpo con agua. Siempre se deben apagar haciendo que la persona ruede o cubriéndolas con una manta.
• No sumergir una quemadura grave en agua fría, pues esto puede causar shock.
• No colocar una almohada debajo de la cabeza de la persona si hay quemaduras de las vías respiratorias, porque esto puede cerrarlas.

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina)
http://msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48-temas-de-salud-de-la-a-a-la-z/435-quemaduras#sthash.O7YfZtlE.dpuf