TERMODINÁMICA DOCENTE: AURA SANDOVAL TORRES COLEGIO DISTRITAL MARIA INMACULADA

La temperatura de una sustancia es la medida de la energía cinética promedio de cada una de sus partículas.

Si dos sustancias (objetos) están a la misma temperatura no fluirá calor de la una a la otra. Si están próximos entre si, se dice que están en equilibrio térmico. Mientras que El cuerpo más frió aumenta su temperatura El cuerpo más caliente disminuye su temperatura

ESCALAS DE TEMPERATURA ESCALA CELSIÜS. (Anders Celsius 1701 - 1744). Cuando la temperatura de un cuerpo cambia, el cuerpo puede pasar de una fase a otra. En nuestro caso la fusión del agua se da a 0°C y el punto de ebullición a 100°C. ESCALA FAHRENHEIT (Gabriel D» Fahrenheit 1686 - 1736). Temperatura de fusión del agua == 32T Temperatura de ebullición del agua = 212°F Por tanto, la diferencia entre estas dos temperaturas e» 212°F - 32°F = 180°F. ESCALA ABSOLUTA O KELVIN. Temperatura de fusión del agua = 73.15k Temperatura de ebullición del agua=73.15 K

CONVERSIÓN CELSIÜS – KELVIN otra forma tk=273.15+t(°C) Tk=. t c+ 273.15 K

CONVERSIÓN CELSIUS - FAHRENHEIT Temperatura de fusión del agua: 0°C = 32°F Temperatura de ebullición del agua; 100°C = 212°F Al hacer una representación cartesiana de °F en función de °C (se deja de tarea al estudiante) podemos inferir; despejando Tc= (tf - 32 ºF) Tf= . tc+ 32ºF

Actividad. Dos cuerpos, A y B, con temperaturas diferentes, ia > te, se ponen en contacto y aislados de influencias externas. Diga que sucede a los valores de ta Y tb. ¿Cómo se denomina el estado hacia el cual tienden ambos cuerpos? Cuando se alcanza este estado, ¿Qué podemos decir acerca de los valores de ta Y tb. ? 2. Para medir la temperatura de una persona debemos mantener el termómetro en contacto con ella durante cierto tiempo. ¿Por qué? 3. Explica de qué factor depende el valor de la temperatura de ebullición de un liquido.

Halle la temperatura dada a la escala indicada en cada caso: 648K=__________°F=_______________ °C 25°C=__________°F= ________________K 290K-__________ °C= ____________ °F 16°F = _____________ K=____________ºC 64°C=_______________K=____________ºF 319°F=___________°C=______________K 44 ºF=____________ °C=______________K 12°C= _________ °F = ________________K

DILATACIÓN DE LOS SOLIDOS. La dilatación trae como consecuencia inmediata un aumento en el volumen de los cuerpos, sin embargo, si se trata de una varilla o de un alambre, la dilatación solamente será apreciada en cuanto a la longitud se refiere, pero si se trata de una lámina interesará particularmente la dilatación superficial y si es de un cuerpo habrá que tener en cuenta la dilatación cubica

DILATACION LINEAL Consideremos, por ejemplo, que Lo es la longitud inicial de una barra, a una temperatura t0. Si elevamos la temperatura de la barra a t, su longitud se vuelve L. Entonces, una variación de temperatura At = t- to produjo una dilatación Ai = L – Lo en la longitud de la barra. Experimentalmente se ha demostrado que la variación de la longitud (A¿) que sufre una varilla depende linealmente de la longitud original de la varilla (Lo) y de la variación de la temperatura a la cual se somete, siendo proporcional a ambos, es decir ΔL α Lo Y ΔL α Δt, luego una de las propiedades de las proporciones nos permite escribir que ΔL α Lo, t, de donde ΔL= α Lo Δt  

La constante de proporcionalidad a se denomina coeficiente de dilatación lineal. Α = ∆L/L0 ∆t

DILATACIÓN SUPERFICIAL Y VOLUMÉTRICA La ley que rige la dilatación superficial es análoga a la que rige la dilatación lineal. Por tanto. El coeficiente γ se denomina coeficiente de dilatación volumétrica y se puede deducir que para un determinado y = 3α. Es fácil demostrar para un razonamiento análogo que En la dilatación volumétrica . la capacidad de un recipiente cualquiera aumenta cuando se eleva su temperatura, debido a la ampliación de la parte hueca (volumen interno) del recipiente. De igual forma la dilatación de cualquier objeto que se calienta es isotrópica, es decir, que es la misma en todas las direcciones. Por tanto, el volumen de un liquido, gas o solido sufrirá un incremento predecible en volumen al aumentar la temperatura

DILATACIÓN DE LOS LÍQUIDOS. Los líquidos se dilatan obedeciendo las mismas leyes" que estudiamos para los sólidos. Únicamente debemos recordar que como los líquidos no tienen forma propia, sino que toman la forma del recipiente que los contiene, el estudio de su dilatación lineal y superficial no tiene significación. Lo que interesa en general, es el conocimiento de su dilatación volumétrica.

DILATACIÓN ANORMAL DEL AGUA. Casi todos los líquidos se expanden al calentarse. ¡Pero el agua helada hace todo lo contrario! Si se Toma un tubo de ensayo con agua, y se coloca dentro de una masa de hielo fundente, es decir, a 0°C (o 32ºC) se contrae al aumentar su temperatura. Esto es muy extraño. Conforme aumenta la temperatura del agua se sigue contrayendo hasta alcanzar una temperatura de 4°C (ver figura). A partir de esta temperatura, el agua invierte su dirección y se eleva continuamente, indicando la dilatación normal con un aumento de la temperatura. Esto significa que el agua tiene su mínimo volumen (disminuye) y su máxima densidad a 4°C, El diagrama volumen - temperatura para el agua tiene, entonces, el aspecto que se muestra en la figura.

Este hecho explica por qué en países donde el invierno es muy riguroso, los lagos y. tos ríos se congelan Únicamente en la superficie, mientras que en el fondo queda agua con máxima densidad es decir, agua a 4°C, dando lugar, entre otras cosas, a que la vida, sea posible en el interior de éstos (flora y fauna) aun cuando las temperaturas exteriores sean menores que 0°C.

ACTIVIDAD Una lámina rectangular mide 5m de largo y 3m de ancho a 0°C. ¿En cuanto aumenta su área cuando se calienta a 80°C, siendo el coeficiente de dilatación térmica lineal a = 2 x 10''loC ' ? Un bulbo de vidrio se llena con 50cm3 de mercurio a 20°C. ¿Qué volumen se derramará si el sistema se calienta uniformemente a 60°C? El agua hierve a 100°C y se congela a 0°C a la presión atmosférica a nivel del mar. A una presión mayor, el agua hervirá a:

El agua hierve a 100°C y se congela a 0°C a la presión atmosférica a nivel del mar. A una presión mayor, el agua hervirá a: Una temperatura más baja y el hielo se derretirá a una temperatura más baja. Una temperatura más baja y el hielo se derretirá a una temperatura más alta. Una temperatura más alta y el hielo se derretirá a una temperatura más alta. Una temperatura más alta y el hielo se derretirá a una temperatura más baja. Un frasco de cuello largo que contiene agua hasta el nivel P, se empieza a calentar y el nivel desciende temporalmente a Q, para luego subir notablemente por encima de P hasta el nivel R, como se muestra en la figura. Según lo anterior, cuando el nivel del agua cambia.

por qué no se quebraría si fuera de vidrio Pyrex? De P a Q, las paredes del frasco se contraen. De Q a R, el volumen del agua es menor que el anterior. De P a Q, las paredes del frasco se dilatan. De Q a R, el volumen del agua se dilata Para destapar un frasco de vidrio cuya tapa metálica está muy ajustada, suele calentarse el frasco. Si los dos, el frasco y la tapa se dilatan, ¿por qué es más fácil destapar el frasco cuanto esta caliente? explique por que un vaso de vidrio común probablemente se romperá si se le llena parcialmente con agua hirviendo ¿Por qué si lo llenamos por completo hay menos probabilidad de que se rompa? por qué no se quebraría si fuera de vidrio Pyrex? Para comprender el significado del coeficiente de dilatación lineal, llene los espacios vacíos que aparecen en las afirmaciones siguientes: Cuando se dice que el coeficiente de dilatación lineal del plomo vale 29 x 10^ °C1, esto significa que una barra de plomo De 1 km de longitud se dilata 29 x 10"6 km cuando su temperatura aumenta en