UNIDAD III TERMOLOGÍA
• 3.1 Termometría (Conceptos de calor ytemperatura).
• 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.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
• El alumno se familiariza con el manejo del lenguaje básico de la termología
empleando las escalas adecuadas y
realizando ejemplos de conversión, así
como conocerá en ejemplos prácticos las formas de propagación de calor y los
TERMOLOGIA
•
Definición:
es la parte de la
Física que estudia las leyes
•
TEMPERATURA.
•
El concepto de
temperatura
TERMOMETRO
• Es un instrumento que
por medio de una escala
marcada puede dar una
indicación propia de
La sensación de calor o frío está
estrechamente relacionada con nuestra vida cotidiana. Hacia el siglo XVII se pensaba que el calor era una sustancia que formaba parte de los cuerpos y que podía fluir de un cuerpo a otro, y a esto se le daba el nombre de
calórico. El calórico era una sustancia que al salir enfriaba a un cuerpo, mientras que al
Todavía en el siglo XVIII, no se
contaba con una forma de medir con
exactitud lo caliente o frío de un
cuerpo. Un médico estimaba cuánta
fiebre tenían sus pacientes tocándoles
la frente, un panadero calculaba lo
caliente de su horno por el color de
las brasas.
Lo riguroso del frío invernal se
Era necesaria una forma exacta de
describir lo caliente y lo frío de las
cosas.
La energía térmica es aquella que posee
un cuerpo en virtud de su movimiento
energético. Y abarca aspectos de la
vida diaria, desde cocinar los
CALOR Y TEMPERATURA
• La temperatura de una
sustancia es una medida de la
energía cinética media de sus
moléculas
• El calor de una sustancia es la
suma de la energía cinética
Equilibrio térmico
• Dos o más cuerpos en contacto y
Termómetros
• Es un instrumento que por medio de una escala marcada, puede dar una
Tipos de termómetros
• Termómetro clínico
ºC 40
37 temperatura normal 35
estrechamiento
ESCALAS TERMOMETRICAS
ESCALA CELSIUS
• Andrés Celsius (1701-1744) tomó como referencia al punto de fusión del hielo
ESCALA FAHRENHEIT
• Gabriel Fahrenheit (1686-1736) determinó su escala entre dos puntos fijos. Uno fué el punto de fusión de una mezcla de cloruro de amonio, cloruro de sodio, y hielo fundente, el otro fue la temperatura del cuerpo humano. Al primer punto le atribuyó una temperatura de
0 ºF y al segundo 100 ºF
ESCALA KELVIN O ABSOLUTA
• William Kelvin (1824-1907) propuso una nueva escala de temperatura, en la cual el “0” corresponde a lo que tal vez sea
menor temperatura posible, llamada cero absoluto, en esta temperatura la energía cinética de las moléculas es cero. El
tamaño de un grado en la escala Kelvin es igual al de 1ºC y el valor de 0ºC
El tamaño de un grado en la escala Kelvin es igual a la de un grado centígrado y el valor de 0ºC equivale a 273ºk como se muestra en la figura.
100C
0C
373K
273K
212F
DILATACIÓN
• Se dilatan al calentarse y se
contrae si se enfrían. Los
• En los gases y líquidos las
partículas chocan unas con
otras en forma continua pero
si se calientan chocaran
violentamente rebotando a
mayores distancias y
• En los sólidos las partículas vibran
alrededor de posiciones fijas sin
embargo-al-calentarse-aumenta-su-movimiento
y-se-alejan-de-su-
centro-de-vibración-dando-como-
resultado-la-dilatación-pero-al-
DILATACIÓN-LINEAL
•
Una-barra-de-cualquier-material-
COEFICIENTE-DE-DILATACIÓN
• Es el incremento de longitud que presenta una varilla de determinada sustancia con un largo inicial de un metro cuando su temperatura se eleva un grado centígrado para calcular el
coeficiente de dilatación lineal se tiene:
f
o
o
f
L
T
T
SUSTANCIA
Ejercicios
1.- A una temperatura de 15ºC una varilla de hierro tiene una longitud de 5m. ¿cuál será su longitud al aumentar su temperatura a 25ºC?
Resp: se dilató 0.000585 m
2.- ¿Cuál es la longitud de un cable de cobre al disminuir la temperatura a 14ºC, si con una
temperatura de 42ºC mide 4.6 m?
3.- Calcular el coeficiente de dilatación lineal del hierro si una varilla de este material, que tiene 50 cm de longitud a 0ºC, se dilata 0.585 mm al elevarse su temperatura hasta 100 ºC
Resp. 1.17x 10 -5 1/ºC
4.- ¿Cuál será la longitud de una cinta de aluminio que a 30ºC mide 78 cm, si su
temperatura se eleva a 80ºC
• Un puente de acero de 100m de largo a 8 ºC, aumenta su temperatura a 24 ºC,
¿ cuánto medirá su longitud final? Y cuánto se dilata el material.
Dilatación superficial
Es el aumento en el área de un objeto producido por una variación de
temperatura, se observan las mismas leyes de la dilatación lineal.
El coeficiente de dilatación superficial se denomina por β =2α
f o
i
f
S
T
T
Donde:
• Un tanque de fierro de 200 litros de
capacidad a 10C, se llena totalmente de petróleo, si se incrementa la temperatura de ambos hasta 38 C,
• A) ¿Cuál es la dilatación cúbica del tanque?
Ejemplo:
1.- El fondo de un recipiente cilíndrico de latón es de 314 cm², con una temperatura de 0ºC. Calcular su superficie cuando está a 150ºC
Resp. Sf=315.6956 cm²
2.- Un disco de latón tiene un orificio de 80 mm de diámetro en su centro, a 70ºF. Si el
disco se coloca en agua hirviendo. ¿Cuál será la nueva área del orificio
DILATACIÓN-CUBICA
• Implica el aumento de las
dimensiones de un cuerpo largo,
ancho, y alto lo que significa un
aumento de volumen.
f o
o
f V T T
V
COEFICIENTE-DE-DILATACIÓN-CUBICA.
• Es el incremento de volumen que experimenta un cuerpo de determinada sustancia de volumen igual a la unidad al elevar su temperatura 1ºC. Se representa con la letra ”β” regularmente el coeficiente de dilatación cúbica se emplea para los líquidos sin embargo si se conoce el
Ejemplo:
1.- Un cubo de aluminio cuya arista mide 2 m (V=8m³) está a 15ºC. Calcular su volumen a 65ºC
Resp. Vf=8.0288 m³
2.- Una barra de cobre de 0.01 m³ a 16ºC, se calienta a 44ºC, calcular:
a)¿Cuál será el volumen final? R. 0.01 m³ b) ¿Cuál fué su dilatación volumetrica?
• Un matraz de vidrio con capacidad de 1 litro. A una temperatura de 15°C, se llena de mercurio y se calientan ambos hasta 80ºC.
• A) ¿Cuál es la dilatación cúbica del matraz?
• B) ¿Cuál es la dilatación cúbica del mercurio?
CALOR
El calor es una forma de energía llamada energía térmica o energía calorífica. Las unidades para medir el calor son:
Joule (J) = Nm ergios (erg)= dina cm
1J = 10*7 erg 1 cal = 4.2 J 1 J = 0.24 cal Además se utilizan unidades como:
*CALORÍA: es la cantidad de calor aplicado a un gramo de agua para elevar su
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:
Q= Capacidad calorífica especifica (Calorías)
Ce= Calor especifico (Cal/g°C) (J/kg°K)
∆T= Variación de temperatura (°C )
problemas
• Que cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 12 kg, para que eleve su temperatura de 22 ºC a 90 ºC Q = m Ce ( Tf – To )
problemas
2.- 600 g de fierro se encuentran a una temperatura de 20 ºC ¿Cuál será su
temperatura final si le suministran 8,000cal? Tf = 135.99ºC
3.- Determine el calor específico de una
FORMAS DE PROPAGACIÓN
DEL CALOR
• 1.- Conducción
• Forma de propagación del calor a través de un cuerpo sólido, debido al choque
entre moléculas. • 2.- Convección
• Es la propagación del calor ocasionada por el movimiento de la substancia
Corrientes de convección
• Se forman con la circulación de masas de agua más caliente hacia arriba y las de
Radiación
Es la propagación del calor por medio de ondas electromagnéticas esparcidas a
