UNIDAD III CALOR Y TEMPERATURA

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UNIDAD III

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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.

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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

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Termometría

(Conceptos de calor y temperatura).

Es el estudio del

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ESTADOS

ESTADOS

DE LA

DE LA

MATERIA

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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

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• 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.

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• 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

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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.

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• 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.

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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

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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.

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• 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.

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• 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

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TRANSFERENCIA DE CALOR

• El calor se transfiere mediante

convección,

radiación

o

conducción.

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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

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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,

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CONVECCIÓN:

Es un proceso de transporte de energía, por la acción combinada de la conducción del calor, almacenamiento de energía y movimiento del conjunto.

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Calorimetría.

(Concepto, medición y unidades de calor).

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El calor

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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)

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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

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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.

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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 )

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CAPACIDADES CALORIFICAS ESPECIFICAS O CALORES ESPECIFICOS

SUSTANCIA Cal/g°C o BTU/lb∙°F

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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:

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DILATACIÓN LINEAL

Los

cambios

de

temperatura

afectan el tamaño de los

cuerpos

, pues la mayoría de ellos

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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).

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Coeficientes de dilatación lineal

SUSTANCIA

α

SUSTANCIA 10-5/ °C 10-5/ °F

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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.

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• Por lo general, el coeficiente de

dilatación cúbica se emplea para

los líquidos.

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• 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.

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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

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