UNIDAD III
UNIDAD III TERMOLOGÍA
3.1 Termometría (Conceptos de calor y temperatura).
3.2 Escalas y conversiones. 3.3 Dilatación térmica.
3.4 Calorimetría. (Concepto, medición y unidades de calor).
3.4.1 Formas de propagación del calor.
3.4.2 Calor específico, capacidad calorífica. 3.5. Cambios de estado.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Termometría
(Conceptos de calor y temperatura).
Es el estudio del
ESTADOS
ESTADOS
DE LA
DE LA
MATERIA
CAMBIOS DE ESTADO
CAMBIOS DE ESTADO
S Ó L I D O L Í Q U I D O G A S E O S
O sublimación
fusión vaporización
sublimación regresiva
• El paso de sólido a líquido se llama fusión.
• El paso de líquido a gas se llama vaporización.
• El paso de sólido a gas se llama sublimación.
• El paso de gas a líquido se llama condensación.
• El paso de líquido a sólido se llama solidificación.
• El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en constante movimiento , rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocándose unas con otras.
El movimiento
El calor
• Es la energía que tiene un objeto debida al movimiento de sus átomos y moléculas que están constantemente vibrando, moviéndose y chocando unas con otras.
• La cantidad de calor en una sustancia está determinada por qué tan rápido se mueven sus moléculas, que a su vez depende de cuánta energía tiene el sistema.
Qué es la Temperatura?
• Es el grado de agitación térmica de
las moléculas.
• Es la magnitud física que mide cuan
caliente o cuan frío se encuentra un
objeto.
• ES EL PROMEDIO DE LA ENERGIA
CINETICA
QUE
TIENEN
LAS
En qué se diferencian Calor y
Temperatura
• El calor es la energía total del movimiento
molecular en una sustancia, mientras
temperatura es una medida de la energía
molecular media.
• El calor depende de la velocidad de las
partículas, su número, su tamaño y su
tipo. La temperatura no depende del
tamaño, del número o del tipo.
• Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía.
• EL CALOR ES LA CAUSA Y LA ELEVACION DE LA TEMPERATURA LA CONSECUENCIA.
• CONVERSIONES DE TEMPERATURA
Resuelve los siguientes ejercicios »251 F = ________ ° C »-15 °C = ________ ° F »3121°F = ________°K »-3251 K = ________°F »-17 °C= ________ °K »150° F= ________ °K »270 °K= ________ °F »310 °F = ________ ° C
TRANSFERENCIA DE CALOR
• El calor se transfiere mediante
convección,
radiación
o
conducción.
CONDUCCIÓN:
• Es un proceso por el cual el calor fluye de una región de alta temperatura hacia otra región de temperatura mas baja, dentro de un medio sólido, líquido o gaseoso, o entre medios diferentes pero en contacto en contacto
físico directo
RADIACIÓN:
• Es un proceso por el cual fluye de un
cuerpo de alta temperatura hacia otro de
baja, sin estar en contacto físico directo.
• En la
radiación
, los cuerpos emiten parte
de su energía térmica como ondas
electromagnéticas. Esta emisión se hace
normalmente
en
ondas
infrarrojas,
CONVECCIÓN:
Es un proceso de transporte de energía, por la acción combinada de la conducción del calor, almacenamiento de energía y movimiento del conjunto.
Calorimetría.
(Concepto, medición y unidades de calor).
El calor
CANTIDAD DE CALOR (Q):
Se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m), cuando su temperatura varía en un número determinado de grados.
• Unidades: caloría, kilocaloría y unidad térmica británica (BTU)
• Kilocaloria(Kcal): Es la cantidad de calor necesaria par elevar en un grado Celsius la temperatura de un kilogramo de agua.
• Unidad térmica británica(BTU): Es la cantidad de calor necesaria par elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua.
» 1 KILOCALORIA= 1000 CAL
» 1 BTU= 778 (ft)(lb) » 1 cal= 4.186 J
» 1 kilocal= 4186 J
• Capacidad calorífica: Es la energía térmica
necesaria para elevar la temperatura de una masa dada.
Cal/ °C Kcal/°C
• BTU/°F
Por lo tanto, la capacidad calorífica de un cuerpo es la razón de la cantidad de calor suministrado con el correspondiente incremento de temperatura del cuerpo.
CAPACIDAD CALORIFICA ESPECIFICA O CALOR ESPECIFICO DE UN MATERIAL
:
Es la cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa. Su expresión matemática es:
DONDE:
Q= Capacidad calorífica especifica (Calorías)
Ce= Calor especifico (Cal/g°C) (J/kg°K)
∆T= Variación de temperatura (°C )
CAPACIDADES CALORIFICAS ESPECIFICAS O CALORES ESPECIFICOS
SUSTANCIA Cal/g°C o BTU/lb∙°F
MEDICIÓN DEL CALOR
El principio de equilibrio térmico dice siempre y cuando varios objetos se coloquen dentro de un recipiente aislado, alcanzaran finalmente la misma temperatura . Lo anterior es el resultado de una trasferencia de energía térmica de los cuerpos calientes a los fríos .
Si la energía se conserva , se dice que el calor perdido por los cuerpos calientes debe ser igual al calor ganado por los cuerpos fríos. Es decir:
DILATACIÓN LINEAL
Los
cambios
de
temperatura
afectan el tamaño de los
cuerpos
, pues la mayoría de ellos
El cambio proporcional en longitud
esta dado por:
α
=
Lf-Lo
Lo (T f – Ti)
Lf = Lo[1 + α (Tf –To)]
Donde
α= coeficiente de dilatación lineal
Lf = Longitud final medida en metros (m). Lo = Longitud inicial medida en metros (m).
Tf = temperatura final medida en grados Celsius (° C).
Coeficientes de dilatación lineal
SUSTANCIA
α
SUSTANCIA 10-5/ °C 10-5/ °F
Dilatación cúbica y coeficiente
de dilatación cúbica.
• Dilatación cúbica.- Implica el aumento en las dimensiones de un cuerpo: ancho, largo y alto, lo que significa un
incremento de
volumen,
por lo cual también se conoce como dilatación volumétrica.• Por lo general, el coeficiente de
dilatación cúbica se emplea para
los líquidos.
• Al conocer el coeficiente de dilatación cúbica de una sustancia, se puede calcular el volumen que tendrá al variar su temperatura con la siguiente expresión:
V
f= V
o[1+ β (T
f-T
o)]
Donde:
Vf = volumen final determinado en metros cúbicos (m3).
• Vo = volumen inicial expresado en metros cúbicos (m3).
• β= coeficiente de dilatación cúbica determinado en ° C -1
• Tf = Temperatura final determinado en grados Celsius.
Coeficientes de dilatación cúbica.
Sustancia
β (° C
-1)
Hierro 35.1 x 10-6
Aluminio 67.2 x 10-6
Cobre 50.1 x 10-6
Acero 34.5 x 10-6
Vidrio 21.9 x 10-6
Mercurio 182 x 10-6
Glicerina 485 x 10-6
Alcohol etílico 746 x 10-6
Petróleo 895 x 10-6
