termodinámica MÓDULO 1 TEMPERATURA

TEMPERATURA Definición de Temperatura Ley Cero de la termodinámica Medición de Temperatura Expansión Térmica

TEMPERATURA Definición: Temperatura (Del lat. temperatūra). 1. f. Magnitud física que expresa el grado o nivel de calor de los cuerpos o del ambiente. Su unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K). 2. f. coloq. Estado de calor del cuerpo humano o de los seres vivos.

TEMPERATURA Temperatura Calor Calor. (Del lat. calor, -ōris). 1. m. Sensación que se experimenta ante una elevación de temperatura. U. t. c. f. 2. m. Ardimiento, actividad, ligereza. 3. m. Favor, buena acogida. 4. m. Entusiasmo, fervor. 5. m. Lo más fuerte y vivo de una acción. 6. m. Fís. Energía que pasa de un cuerpo a otro y es causa de que se equilibren sus temperaturas.

TEMPERATURA Percepción de la temperatura

TEMPERATURA PERCEPCIÓN CALOR FRÍO SENTIDOS

TEMPERATURA Equilibrio Térmico

TEMPERATURA Equilibrio Térmico

TEMPERATURA Equilibrio Térmico

TEMPERATURA Ley Cero de la Termodinámica

TEMPERATURA Ley Cero de la Termodinámica “Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, estarán en equilibrio térmico entre sí”.

TEMPERATURA http://www.youtube.com/watch?v=tfE2y_ 7LqA4

TEMPERATURA Medición de la temperatura Propiedades termométricas X(T) T = a X

TEMPERATURA Medición de la temperatura X(T) T = a X Propiedades termométricas: Dimensiones Presión Resistencia eléctrica Color

TEMPERATURA Estados del agua

TEMPERATURA Estados del agua

TEMPERATURA Estados del agua http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~2 9701428/ccnn/flash/estados-materia.swf

TEMPERATURA ESCALA CELSIUS Punto hielo del agua Punto de vapor del agua

TEMPERATURA ESCALA CELSIUS [T ] = ° C T = 0 ° C Punto hielo del agua Punto de vapor del agua C

TEMPERATURA Escalas de temperatura

TEMPERATURA http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ ~29701428/ccnn/flash/gas.swf

TEMPERATURA ESCALA KELVIN Cero absoluto Punto triple del agua

TEMPERATURA ESCALA KELVIN [T] = K T = 0 K Cero absoluto T = 273.16 K Punto triple del agua

TEMPERATURA ESCALA KELVIN T = T - 273.15 K C DT = DT C

TEMPERATURA ESCALA KELVIN http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ ~29701428/ccnn/flash/solido.swf

TEMPERATURA ESCALA FAHRENHEIT Punto de vapor del agua Punto hielo del agua

TEMPERATURA ESCALA FAHRENHEIT [T ] = ° F T = 9/5 T + 32 °F DT = DT = 5/3 DT C F

TEMPERATURA

TEMPERATURA

TEMPERATURA ESCALA RANKINE T = T + 459.67 Cero absoluto T = 9/5 T F R T = 9/5 T Cero absoluto R T = 9/5 T + 491.67 C R

TEMPERATURA Grado Réaumur (°Ré, °Re, °R). Usado para procesos industriales específicos, como el del almíbar. Grado Rømer o Roemer. En desuso. Grado Newton (°N). En desuso. Grado Leiden. Usado para calibrar indirectamente bajas temperaturas. En desuso. Grado Delisle (°D) En desuso.

TEMPERATURA

TEMPERATURA http://video.google.com/videoplay?docid=- 5296173784636686887

TEMPERATURA EJERCICIO En un día de calor la temperatura alcanza 50°F, ¿cuál es la temperatura en grados Celsius y en Kelvins?

TEMPERATURA Solución T = 5/9 (T - 32) = 5/9 (50 – 32) = 10°C F T= T + 273.15 = 10°C + 273.15 = 283 K C

TEMPERATURA EJERCICIOS La diferencia de temperatura en el interior y exterior de un motor de automóvil es de 450°C. Exprese esta diferencia de temperatura en a) la escala Fahrenheit y b) la escala Kelvin. El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición de -195.81°C a presión atmosférica. Exprese esta temperatura a) en grados Fahrenheit y b) en Kelvins.

TEMPERATURA EJERCICIOS El punto de fusión del oro es 1,064 °C, y su punto de ebullición es 2,660°C. a) Exprese estas temperaturas en Kelvins. b) Calcule la diferencia entre estas temperaturas en grados Celsius y en Kelvins.

TEMPERATURA EJERCICIOS El cero absoluto es -273.15 °C. Encuentre el cero absoluto en la escala Fahrenheit. a) La temperatura de la superficie solar es de unos 6,000 K. Exprésela en la escala Fahrenheit. b) Exprese la temperatura normal del cuerpo humano, 37.0°C, en la escala Fahrenheit. c) En Estados Unidos la temperatura más baja que se ha registrado es – 70°C en Montana. Exprésela en la escala Celsius. d) Exprese el punto normal de ebullición del oxígeno -183°C en la escala Fahrenheit. e) ¿En qué temperatura Fahrenheit un cuarto le parecería demasiado caluroso?

LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA Si dos objetos están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí

ESCALAS TERMOMÉTRICAS ESCALAS DE TERMOMÉTRICAS

EXPANSIÓN TÉRMICA Los termómetros aplican la propiedad de dilatación termométrica de los materiales

EXPANSIÓN TÉRMICA Muchos materiales sufren cambios en su estructura cuando la temperatura varia

EXPANSIÓN TÉRMICA Dicha expansión puede observarse en una dos o tres dimensiones

EXPANSIÓN TÉRMICA Expansión lineal DL = a L DT DL / L a = DT Coeficiente de Expansión lineal: cambio fraccional de longitud por grado de cambio de temperatura.

EXPANSIÓN TÉRMICA Expansión lineal

EXPANSIÓN TÉRMICA Ejercicio Un segmento de vía de acero tiene una longitud de 30.000 m cuando la temperatura es de 0.0°C. ¿Cuál es su longitud cuando la temperatura es de 40.0 °C

EXPANSIÓN TÉRMICA Solución DL = a L DT DL = [11 x 10 (°C) ](30.000m)(40.0°C) -6 -1 DL = 0.013m L = 30.013m

EXPANSIÓN TÉRMICA Aunque los objetos se expanden en todas direcciones a veces es más notorio en alguna dimensión, dependiendo de la estructura

EXPANSIÓN TÉRMICA Expansión superficial DA = 2a A DT Expansión volumétrica DV = 3a V DT Demostrar

EXPANSIÓN TÉRMICA Para fluidos DV = b V DT Coeficiente de expansión volumétrica

EXPANSIÓN TÉRMICA Ejercicios Un alambre telefónico de cobre en esencia no tiene comba entre postes separados 35.0 m en un día de invierno cuando la temperatura es de -20.0°C. ¿Cuánto más largo es el alambre en un día de verano cuando TC = 35.0°C? El elemento activo de cierto láser de fábrica de una barra de vidrio de 30.0 cm de largo y de 1.50 cm de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 65.0°C. ¿cuál es el aumento en a) su longitud, b) su diámetro y c) su volumen? Suponga que el coeficiente de expansión lineal promedio del vidrio es 9.00 x 10 (°C) . -6 -1

EXPANSIÓN TÉRMICA Ejercicios Una escala métrica de acero debe marcarse de manera que los intervalos de milímetros tengan una precisión aproximada de 5 x 10 mm con una temperatura determinada. ¿Cuál es la variación máxima de la temperatura permisible durante la maniobra? Un cubo de bronce tiene una longitud de lado de 33.2 cm a 20.0°C. Calcule a) el aumento de la superficie y b) el del volumen cuando se calienta a 75.0°C. -5

EXPANSIÓN TÉRMICA Ejercicios 3.27 cm a) 0.176 mm b) 8.78 mm c) 0.0930 cm DT = 4.5 °C a) 13.9 cm b) 115 cm 3 2 3