TEMPERATURA Y CALORProfesor Prudencio Jiménez Mendoza

ESIME - ZACATENCO

Termometría

• La ciencia que estudia la forma en que se puede medir la temperatura de los cuerpos, es una parte de la Física llamada Termometría.

• La temperatura de los cuerpos está asociada con la sensación de caliente o frío que percibimos al tocarlos por medio de nuestro sentido del tacto.

Temperatura• La temperatura de un cuerpo se define como la “Energía

cinética promedio de las moléculas de un cuerpo”.

• En el hielo la cohesión entre sus moléculas es muy alta y esto permite darle forma definida al cuerpo.

• El agua líquida tiene moléculas con mayor movilidad debido al incremento en su temperatura.

• Al calentar el agua, la energía cinética de las moléculas aumenta y la temperatura de ebullición es de 100 °C.

Escalas comunes de temperatura• Escala Celsius: propuesta por Anders Celsius en 1742

con un punto fijo inferior de 0° para la congelación del agua y un punto fijo superior de 100° para la ebullición del agua. Esta escala consta de 100 divisiones por lo que también se conoce como “centígrada”.

• Escala Fahrenheit: propuesta por Gabriel Daniel Fahrenheit en 1724, considera que el punto fijo inferior es de 32° para la congelación del agua y el punto fijo superior es de 212° para la ebullición del agua.

• Conversión de escalas:

Termómetros• El termómetro es el instrumento utilizado para medir la

temperatura de un cuerpo, puede construirse con mercurio alcohol o gas.

• Tipos de termómetros:• Los termómetros mas conocidos son los de mercurio,

alcohol, de resistencia eléctrica, digitales, pirómetros, de espectro.

Cero absoluto de temperatura• El punto cero de una escala absoluta de temperatura,

representa una temperatura de -273 °C al cual se le denomina “cero absoluto”.

Escalas absolutas de temperatura• Escala kelvin: Esta escala es utilizada por el sistema

internacional de unidades (SI) para medir la temperatura, donde la unidad fundamental del SI es el Kelvin.

• K = °C + 272• Escala Rankine: Esta escala absoluta de temperatura

esta relacionada con la escala Fahrenheit.• R = °F + 460

Dilatación de los cuerpos• La dilatación se define como el cambio en las

dimensiones de un cuerpo debido al cambio en su temperatura.

• Dilatación lineal: Es el incremento de longitud de una varilla, una barra, etc.

• Dilatación superficial: Es el incremento de área de un cuerpo.

• Dilatación volumétrica: Es el cambio de volumen que experimenta un cuerpo (Sólido, líquido o gaseoso).

• •

Coeficientes de dilatación

Sustancia α (10-5 /°C)

Aluminio 2.4

Latón 1.8

Concreto 0.7-1.2

Cobre 1.7

Vidrio (pyrex) 0.3

Hierro 1.2

Plomo 3.0

Plata 2.0

Acero 1.2

Zinc 2.6

Sustancia β (10-4 /°C)

Alcohol 11

Benceno 12.4

Glicerina 5.1

Mercurio 1.8

Agua 2.1

Concepto de calor• Calor: Es una forma de energía que fluye de un cuerpo

caliente hacia un cuerpo frío.

• Unidades de calor:• Caloría: Cantidad de calor necesaria para elevar en 1°C

la temperatura de 1 g de agua.• Kilocaloría: Cantidad de calor para elevar en 1°C la

temperatura de 1 kg de agua

Equivalente mecánico del calor• La conversión de unidades de energía mecánica con

unidades de calor, propuesta por el conde de Rumford es:• 1 caloría = 4.186 joules• 1 kcal = 4186 joules• 1 BTU = 252 cal = 778 ft-lb

Capacidad calorífica• La capacidad calorífica de un cuerpo, es la relación del

calor suministrado sobre la variación de la temperatura del cuerpo.

Calor específico• El calor específico de un material, es la cantidad de calor

necesario para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa.

• Q = Calor (cal)• m= Masa del cuerpo (g)• ΔT= Variación de temperatura• Ce= Calor específico (cal/g°C)

Valores de calor específicoSustancia Ce

(cal/g°C)Ce

(Jl/kg°C)

Aluminio 0.22 920

Latón 0.094 390

Cobre 0.093 390

Alcohol 0.60 2500

Vidrio 0.20 840

Oro 0.03 130

Hielo 0.5 2300

Hierro 0.113 470

Plomo 0.031 130

Mercurio 0.033 140

Plata 0.056 230

Sustancia Ce(cal/g°C)

Ce(Jl/kg°C)

Vapor 0.48 2000

Acero 0.114 480

Trementina 0.42 1800

Zinc 0.092 390

Calorímetro• Para medir la transferencia de calor entre un cuerpo

caliente y un cuerpo frío, se utiliza un calorímetro que consta de un vaso metálico externo y un vaso metálico externo aislados entre sí, para conformar un sistema aislado del medio ambiente.

Cambios de fase

Calor de combustión