MÓDULO 1TEMPERATURA

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 CalorCalor.(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

FRÍO

TEMPERATURA

CALOR

PERCEPCIÓN

SENTIDOS

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 temperaturaPropiedades termométricas

TEMPERATURA

X(T) T = a X

Medición de la temperatura

TEMPERATURA

X(T) T = a X

Propiedades termométricas:DimensionesPresiónResistencia eléctricaColor

Estados del agua

TEMPERATURA

Estados del agua

TEMPERATURA

Estados del agua

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/flash/estados-materia.swf

TEMPERATURA

ESCALA CELSIUS

TEMPERATURA

Punto de vapor del

agua

Punto hielo del agua

ESCALA CELSIUS

TEMPERATURA

Punto de vapor del

agua

Punto hielo del agua

[T ] = ° C

T = 0 ° C

T = 100 ° C

C

C

C

Escalas de temperatura

TEMPERATURA

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

TEMPERATURA

ESCALA KELVIN

TEMPERATURA

Punto triple del agua

Cero absoluto

ESCALA KELVIN

TEMPERATURA

Punto triple del agua

Cero absoluto

[T] = K

T = 0 K

T = 273.16 K

ESCALA KELVIN

TEMPERATURA

T = T - 273.15 KC

T = T C

ESCALA KELVIN

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

TEMPERATURA

ESCALA FAHRENHEIT

TEMPERATURA

Punto de vapor del

agua

Punto hielo del agua

ESCALA FAHRENHEIT

TEMPERATURA

T = 9/5 T + 32 °FC

[T ] = ° FF

F

T = T = 5/3 TC F

TEMPERATURA

TEMPERATURA

ESCALA RANKINE

TEMPERATURA

Cero absoluto

T = T + 459.67FR

T = 9/5 T R

T = 9/5 T + 491.67CR

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

TEMPERATURA

T = 5/9 (T - 32) = 5/9 (50 – 32) = 10°CC F

T= T + 273.15 = 10°C + 273.15 = 283 KC

EJERCICIOS

1.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.2.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

3.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

EJERCICIOS4.El cero absoluto es -273.15 °C. Encuentre el cero absoluto en la escala Fahrenheit.5.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?

TEMPERATURA

• Ley Cero de la Termodinámica

Si dos objetos están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí

LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

ESCALAS DE TERMOMÉTRICAS

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

• 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

EXPANSIÓN TÉRMICA

L = L T

= L / L T

Coeficiente de Expansión lineal: cambio fraccional de longitud por grado de cambio de temperatura.

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

EXPANSIÓN TÉRMICA

L = L T

L = [11 x 10 (°C) ](30.000m)(40.0°C)

L = 0.013m

-6 -1

L = 30.013m

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

EXPANSIÓN TÉRMICA

Expansión superficial

EXPANSIÓN TÉRMICA

A = 2 A T

Demostrar

Expansión volumétrica

V = 3 V T

Para fluidos

EXPANSIÓN TÉRMICA

Coeficiente de expansión volumétrica

V = V T

Ejercicios1.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?2.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) .

EXPANSIÓN TÉRMICA

-6 -1

Ejercicios3.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?4.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.

EXPANSIÓN TÉRMICA

-5

Ejercicios1.3.27 cm2.a) 0.176 mm b) 8.78 m c) 0.0930 cm3.T = 4.5 °C4.a) 13.9 cm b) 115 cm

EXPANSIÓN TÉRMICA

3

32