Profesor José Luis Gajardo

Calor y

Temperatura

Profesor José Luis Gajardo¿Es lo mismo calor que temperatura?

Calor Es el nombre que se da cuando existe energía térmica en tránsito entre dos cuerpos a distinta temperatura.

En termodinámica calor corresponde simplemente a transferencia de energía.

En termodinámica, se relaciona con la Ley Cero.

TemperaturaMagnitud escalar que se relaciona directamente con la energía cinética promedio de las partículas.

http://www.uruguayeduca.edu.uy/UserFiles/P0001/File/ppiocero.swf

Profesor José Luis GajardoCómo se mide la temperatura?

Su funcionamiento se basa en la dilatación que experimenta un fluido al aumentar o reducir la temperatura.

Profesor José Luis Gajardo Tipos de escalas

Celsius:

Su cero es la temperatura de fusión del agua, los 100° es el punto de ebullición (a 1 atm).

Fahrenheit:

su cero es la temperatura en la cual convive agua, sal y hielo, su 30° es cuando la mezcla anterior es sin sal.

Kelvin:

Su cero es la menor temperatura que puede tener un cuerpo, el hielo se funde, aproximadamente, a 273 K.

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http://www.fisic.ch/cursos/segundo-medio/calor-y-temperatura/

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K – 273

59

Conversión entre escalas

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Actividad:

Expresar las siguientes temperaturas en las otras dos escalas restantes.

273,15

-459,58

32

-273,15

255,56-17,78

90 363,15

773,15 93249,85 121,73

Profesor José Luis GajardoPreguntas de análisis

• Si un cuerpo A tiene una temperatura de 320 K y otro cuerpo B tiene una temperatura de 47 (°C), ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta? (considere 0°C = 273K)

A) La temperatura de ambos cuerpos es la mismaB) El cuerpo A tiene una temperatura de 116,6 °FC) Si ambos cuerpos aumentan su temperatura en10 grados, entonces sus temperaturas ya no serán las mismas.D) El cuerpo B tiene una temperatura de 116,6 °FE) La agitación de las moléculas de A y B son equivalentes.

A

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• Si un vaso con agua aumenta su temperatura en 1 (°C) cuál será la variación en la escala Kelvin y en la escala Fahrenheit respectivamente?

A) No varía su temperatura en esas escalas.B) 274 y 33,8C) 273 y 30,2D) 1 y 1,8 E) N.A.

D

Profesor José Luis GajardoDilatación térmica

En general, cuando los cuerpos incrementan su temperatura, se dilatan, es decir, pueden aumentar sus dimensiones.

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él.La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.

Profesor José Luis GajardoDilatación lineal

La ecuación de

dilatación lineal es:

Consideraremos un cuerpo de manera lineal si el largo es preponderante por sobre el ancho y el alto.

Donde:

coeficiente de

dilatación lineal

Profesor José Luis GajardoAlgunos coeficientes de dilatación lineal:

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• Un alambre de cobre de 50 (m) se encuentra a temperatura ambiente de 20 (°C). Si tras una falla eléctrica la temperatura aumentó a 80 (°C), calcular la dilatación experimentada por el alambre.

A) 5,1 (cm)B) 51,051 (m)C) 50,51 (m)D) 4500 (cm)E) N.A.

Ejercicios:

A

Profesor José Luis Gajardo

• Un riel de acero de una línea de tren tiene un largo de 1,5 (km) a las 3 de la tarde, cuando la temperatura es de 30 (°C). ¿Cuál es el largo del riel a las 9 de la noche, cuando la temperatura es de 10 (°C)?

A) 0,36 (m)B) 1499,64 (m)C) 1500,36 (m)D) 0,36 (km)E) 360 (m)

B

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• ¿Cuál es el coeficiente de dilatación de un cuerpo de largo inicial 1 (m) cuya dilatación es de 0,00015 (m) y que experimentó un cambio de temperatura de 3 (°C)? ¿De qué material está hecho cuerpo?

Desarrollo:

• • T, entonces

a , reemplazando, resulta:

a , luego 5,0 • 10-5

Corresponde a hielo

Profesor José Luis GajardoDilatación superficial

La ecuación de dilatación

superficial es:

Consideraremos la dilatación superficial cuando el largo y el ancho del cuerpo son preponderantes por sobre el alto.

Donde:

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• El vidrio de un edificio tiene forma de cuadrado, con una superficie de 16 (m2). Si en un día de verano hay una temperatura de 35 (°C), mientras que en un día de invierno la temperatura es de -5 (°C), ¿cuál es la dilatación superficial que experimentó el vidrio en el día de invierno?

A) 0,00448 (m2)B) -0,000448 (m2)C) 0,00896 (m2)D) -0,00896 (m2)E) -0,00448 (m2)

Ejercicios:

E

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• La superficie de una placa de hielo del ártico es de 110.000 (km2). Si por el calentamiento global , la temperatura del ártico aumenta en 3 grados Celsius, ¿cuál es la dilatación de la superficie de la placa de hielo?

A) 16,83 (km2)B) 33,66 (km2)C) 33660 (m2)D) 330000 (km2)E) 110033,66 (km2) B

Profesor José Luis GajardoDilatación volumétrica

Su ecuación es:

V = V0 + ∆V

∆V = V0 ∙3 ∙ α ∙ ∆T

En este caso, ninguna de sus dimensiones es despreciable.

Donde:

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1. El dado macizo más grande del mundo está hecho de Zinc. La medida de su arista es de 2(m) a una temperatura de 30 (°C). Si trasladan el dado a una ciudad cuya temperatura es de 0 (°C), ¿cuál es el volumen del dado a esa temperatura?

Ejercicios:

Desarrollo:

entonces:

+ - 0,01872 m3 + 8 m3

= 7,9813 m3

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2. Una piscina de 6 (m3) se llena con agua hasta el borde en la noche cuando la temperatura es de 5 (°C). Si al mediodía del día siguiente la temperatura ambiente es de 25°C, ¿cuántos litros de agua habrá derramado la piscina? (Considere = 2,0 • 10-5 °C-1)

3. ¿Cuál es la dilatación de un cubo hecho de cuarzo de 3 (m3) y que ha sufrido una disminución de 200 (°C) en su temperatura?.Respuesta: 7,2 • 10-4 m3 (0,72 litros)

Respuesta: 7,2 litros