Si alguna vez te has preguntado cómo se conectan la temperatura y la energía cinética, este artículo te ayudará a comprender los conceptos básicos. Explicaremos qué son la temperatura y la energía cinética, cómo se miden y cómo se afectan entre sí.
¿Qué es la temperatura?
La temperatura es una medida de qué tan caliente o frío está algo es. Más específicamente, es una medida de la energía cinética promedio de las partículas que componen un objeto. La energía cinética es la energía del movimiento, y las partículas son los diminutos átomos o moléculas de los que está hecho todo.
Diferentes objetos pueden tener diferentes temperaturas dependiendo de qué tan rápido se muevan sus partículas. Por ejemplo, una taza de café caliente tiene una temperatura más alta que un vaso de agua helada porque las partículas de café se mueven más rápido que las partículas de agua.
¿Qué es la energía cinética?
Cinética La energía es la energía del movimiento. Cualquier objeto que se mueve tiene energía cinética. Por ejemplo, un automóvil que circula por la carretera tiene energía cinética porque se está moviendo. Una pelota lanzada al aire tiene energía cinética porque está volando. Una persona que corre tiene energía cinética porque se está moviendo.
La cantidad de energía cinética que tiene un objeto depende de dos factores: su masa y su velocidad. La masa es la cantidad de materia que tiene un objeto y la velocidad es qué tan rápido se mueve. La fórmula para la energía cinética es:
$$KE=\frac{1}{2}mv^2$$
donde KE es energía cinética, m es masa y v es la velocidad.
Cuanta más masa tiene un objeto, más energía cinética tiene. Por ejemplo, un camión tiene más energía cinética que una bicicleta porque tiene más masa. Cuanto más rápido se mueve un objeto, más energía cinética tiene. Por ejemplo, una bala tiene más energía cinética que una pluma porque se mueve más rápido.
¿Cómo se relacionan la temperatura y la energía cinética?
La relación entre la temperatura y la energía cinética es que cuanto mayor la temperatura, más rápido se mueven las partículas. Esto significa que la temperatura y la energía cinética son directamente proporcionales entre sí.
Esta relación se aplica a cualquier sustancia, ya sea sólida, líquida o gaseosa. Sin embargo, diferentes sustancias tienen diferentes formas de mover sus partículas. Por ejemplo, en un sólido, las partículas vibran en posiciones fijas. En un líquido, las partículas se deslizan entre sí. En un gas, las partículas vuelan libremente.
El único movimiento posible para los átomos en un gas monoatómico simple, como el helio o el neón, viaja de un lugar a otro en línea recta hasta que chocan con otro. átomo o molécula. Entonces, la energía cinética promedio y la temperatura de un gas son directamente proporcionales. La fórmula para esta relación es:
$$KE=\frac{3}{2}kT$$
donde KE es la energía cinética promedio de las moléculas de gas, k es la constante de Boltzmann (un pequeño número que relaciona energía y temperatura), y T es la temperatura.
A medida que aumenta la temperatura de un gas, aumenta la velocidad de las moléculas del gas. A medida que aumenta la velocidad de las moléculas de gas, ocurren más colisiones y la energía cinética total de las moléculas de gas también aumenta.
Conclusión
La temperatura y la energía cinética están relacionadas por el hecho de que la temperatura mide la energía cinética promedio de las partículas que componen un objeto. Cuanto más alta es la temperatura, más rápido se mueven las partículas y viceversa. Esta relación se aplica a cualquier sustancia, pero es más sencilla para los gases.