Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Resumen Calor y Temperatura.

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1 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Resumen Calor y Temperatura

2 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Calor Definición de Calor: El calor es la energía transferida entre dos objetos a causa de una diferencia de temperatura. Dos objetos están en contacto térmico si el calor puede fluir entre ellos. Cuando la transferencia de calor entre dos objetos en contacto térmico cesa, se encuentran en equilibrio térmico. Los cuerpos no almacenan calor, los cuerpos poseen energía interna, la cual se compone de: energía cinética de traslación, energía cinética de rotación y energía de oscilación.

3 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Temperatura Definición de Temperatura: Esta relacionada con el grado de agitación de las partículas de un cuerpo, mas específicamente con su energía cinética promedio. A mayor agitación de las partículas, mayor temperatura y viceversa.

4 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Escalas de Temperatura La escala Celsius: El agua se congela a 0° Celsius. El agua hierve a 100° Celsius. La escala Fahrenheit : El agua se congela a 32° Fahrenheit. El agua hierve a 212° Fahrenheit.

5 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conversión de Celsius a Fahrenheit: Escalas de Temperatura Conversión de Fahrenheit a Celsius:

6 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Temperatura y Ley Cero de la Termodinámica Ley Cero de la Termodinámica: Si un objeto A está en equilibrio térmico con otro objeto B, y un objeto C también está en equilibrio térmico con el objeto B, entonces los objetos A y C estarán en equilibrio térmico si entran en contacto térmico. Es decir, la temperatura es el único factor que determina si dos objetos en contacto térmico están en equilibrio térmico o no.

7 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Escalas de Temperatura La presión en un gas es proporcional a su temperatura. La constante de proporcionalidad es diferente para diferentes gases, pero todos ellos alcanzan una presión cero a la misma temperatura, lo que llamamos el cero absoluto:

8 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Escalas de Temperatura La escala Kelvin es similar a la escala de Celsius, excepto que la escala Kelvin tiene su cero en el cero absoluto. La conversión entre una temperatura Celsius y una temperatura Kelvin:

9 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Escalas de Temperatura Las tres escalas comparadas:

10 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Expansión Térmica La mayoría de las sustancias se expanden cuando se les calienta; el cambio en la longitud o el volumen es proporcional al cambio en la temperatura. La constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de expansión lineal.

11 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Expansión Térmica Algunos valores del coeficiente de expansión lineal.

12 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Expansión Térmica La expansión superficial de un objeto sólido plano se deriva de la expansión lineal en ambas direcciones:

13 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Expansión Térmica El cambio en el volumen de un sólido también se deriva de la expansión lineal: Para líquidos y gases, sólo se define el coeficiente de expansión de volumétrico:

14 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Expansión Térmica Algunos valores de coeficientes de expansion volumétrica:

15 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Expansión Térmica El agua también se expande cuando se calienta, excepto cuando se está cerca de la congelación; que en realidad se expande cuando se enfría de 4 ° C a 0 ° C. Por ello al enfriar una bebida en el congelador la botella puede estallar.

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17 Calor y Trabajo Mecánico Experimentalmente se ha demostrado que el calor es otra forma de energía. James Joule utilizó un dispositivo similar a éste para medir el equivalente mecánico del calor:

18 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Calor y Trabajo Mecánico Una kilocaloría (kcal) se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 kg de agua de 14,5 ° C a 15,5 ° C. A través de los experimentos de Joule se pudo encontrar el equivalente mecánico del calor:

19 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Capacidad Calórifica La capacidad calórifica de un objeto es la cantidad de calor añadido al mismo dividido por su aumento de temperatura: La capacidad calorífica de un cuerpo siempre es una cantidad positiva.

20 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Calor Específico La capacidad calórifica de un objeto depende de su masa. Una cantidad que es una propiedad sólo del material es el calor específico:

21 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Calor Específico Algunos valores:

22 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Calor Específico Un calorímetro es un frasco ligero aislado, que contiene agua. Cuando un objeto se pone en él, el agua se equilibrará térmicamente con el objeto. Si la masa del frasco es pequeña y el aislamiento evita que el calor se escape: Las temperaturas finales del objeto y el agua serán iguales. Así la energía total del Sistema se conservará. Este hecho permite calcular el calor específico del objeto.

23 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conducción, Convección, y Radiación Conducción, convección y radiación son tres maneras en que el calor puede ser intercambiado entre dos cuerpos. La conducción es el flujo de calor directo a través de un material físico.

24 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conducción, Convección, y Radiación Experimentalmente, se ha encontrado que la cantidad de calor Q que fluye a través de una varilla : aumenta proporcionalmente al área de sección transversal A aumenta proporcionalmente a la diferencia de temperaturas entre sus extremos. aumenta de manera constante con el tiempo. disminuye con la longitud de la varilla

25 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conducción, Convección, y Radiación Combinando todo lo anterior: La constante k se llama conductividad térmica del material.

26 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conducción, Convección, y Radiación Algunos valores de conductividad térmica: Las sustancias con alta conductividad térmica son buenos conductores del calor; los que tienen bajas conductividades térmicas son buenos aislantes.

27 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conducción, Convección, y Radiación La convección es el flujo de calor a través de liquidos y gases debido a cambios de densidad.

28 Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Conducción, Convección, y Radiación Radiación: Todos los objetos emiten energía en forma de radiación, como las ondas electromagnéticas - infrarrojos, luz visible, ultravioleta - que, a diferencia conducción y convección, pueden transportar el calor a través del vacío.