Temperatura y calor 2014
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TEMPERATURA Y CALORProfesor Prudencio Jiménez Mendoza
ESIME - ZACATENCO
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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.
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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.
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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:
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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.
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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”.
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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
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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).
• •
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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
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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
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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
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Capacidad calorífica• La capacidad calorífica de un cuerpo, es la relación del
calor suministrado sobre la variación de la temperatura del cuerpo.
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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)
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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
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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.
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Cambios de fase
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Calor de combustión