Capítulo 17 del Bauer

1. CCaappííttuulloo 1177:: TTeemmppeerraattuurraa
 Es un concepto que todos entendemos de nuestra
experiencia.
 Ejemplo: pronósticos de la temperatura del aire, médicos
indicando temperatura corporal, determinación personal de
si un objeto está caliente o frío.
 Equilibrio térmico: se alcanza cuando un objeto caliente está
en contacto con uno más frío, en algún momento tendrán la
misma temperatura ya que el más caliente se enfría y el más
frío se calienta
Hot Cold Hot Cold Warm Warm
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2. TTeemmppeerraattuurraa
 El calor es la transferencia de un tipo de energía
lllamada energía térmica
 Microscópicamente es necesario analizar el
movimiento aleatorio de átomos y moléculas
 La temperatura está directamente relacionda con
la tendencia de un objeto de transfrir calor
 El calor siempre se transfiere del objeto más
caliente al objeto más frío.
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3. LLeeyy cceerroo ddee llaa
tteerrmmooddiinnáámmiiccaa
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4. MMeeddiicciióónn ddee llaa tteemmppeerraattuurraa
 Si A está en equilibrio térmico con C y B también
está en equilbrio térmico con C, entonces A y B
están en equilbrio térmico entre si.
 C por lo general es un termómetro.
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5. DDeeffiinniicciióónn ddee tteemmppeerraattuurraa
 Existe una cantidad escalar, llamada temperatura,
que es una propiedad de todos los sistemas
termodinámicos en equilibrio. Dos sistemas están en
equilibrio térmico si y solo si sus temperaturas son
iguales.
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6. EEssccaallaa FFaahhrreennhheeiitt
 Propuesta en 1724 por Gabriel Fahrenheit, un
científico Alemán
 1°F está determinado por varias referencias
• 0°F es la temperatura de una disolución de agua-sal
• 32°F es el punto de congelación de agua
• 96°F es la temperatura corporal (en la axila)
• Luego, 212°F se definió como la temperatura de ebullición
del agua
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7. EEssccaallaa CCeellssiiuuss
 Propuesta in 1742 por Anders Celsius, un astrónomo
Sueco
 Es a menudo llamada escala centígrada
 1°C está determinado por dos referencias
• 0°C es la temperatura de congelación del agua
• 100°C es la temperatura de ebullición del agua (a presión
atmosférica normal)
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8. EEssccaallaa KKeellvviinn
 Propuesta en 1848 por William Thomson (Lord Kelvin)
 Basada en la existencia del cero absoluto, que es la
temperatura más baja
 Se determino
utilizando un
termómetro de gas a
volumen constante y
extrapolando la
temperatura a presión
cero
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9. EEssccaallaa KKeellvviinn
 Experimentalmente es imposible alcanzar el cero
absoluto
 La tercera ley de la termodinámica indica que
siempre debe haber algún movimiento atómico o
molecular, pero el cero absoluto implica que todo el
movimieto cesa
 El “tamaño” de 1K es el mismo que el “tamaño” de
1°C
• 273.15K es el punto de congelación del agua
• 373.15K es el punto de ebullición del agua
 El Kelvin es la unidad estándar del SI para medir
temperatura
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10. Rangos ddee tteemmppeerraattuurraa
 Las temperaturas abarcan una amplia gama
 La temperatura más alta medida es 2∙1012K
 La temperatura más alta medida es 1∙10-10K
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11. TTeerrmmóómmeettrrooss
 Cualquier dispositivo que se utiliza para medir
temperatura es un termometro
 Un termómetro primario es aquel que se puede
calibrar directamente usando una propiedad física
(ejemplo: una basada en la velocidad del sonido en
un gas)
 Un termómetro secundario requiere calibración
externa con referencias de temperatura estándar
(ejemplo: termómetro de mercurio)
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12. EExxppaannssiióónn ttéérrmmiiccaa
 Expansión térmica es el cambio en las dimensiones
de un objeto como consecuencia de un cambio de
temperatura
 Cuando la temperatura de un objeto cambia, el
movimiento de las moléculas cambia, resultando en
un cambio en la separación promedio
Expansión lineal
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13. EExxppaannssiióónn lliinneeaall
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14. EExxppaannssiióónn lliinneeaall
 Considere una barra de metal de longitud L
 Si se incrementa la tempeartura por ΔT=Tfinal -Tinicial la
longitud de la barra se incremeta L=Lfinal –Linicial
DL =a LDT
 α es el coeficiente de expansión lineal
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15. EExxppaannssiióónn lliinneeaall
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16. EExxppaannssiióónn lliinneeaall
Junta de expansión
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17. EExxppaannssiióónn lliinneeaall
Junta de expansión
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18. EExxppaannssiióónn lliinneeaall
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19. Expansión ssuuppeerrffiicciiaall
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20. Expansión ssuuppeerrffiicciiaall
DA = 2L(a LDT ) = 2a ADT
 Pregunta: Cuando se le hace un hueco a una lámina y
luego se calienta, ¿el hueco se hace más grande o
más pequeño?
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21. Expansión ssuuppeerrffiicciiaall
R/ El hueco también se expande
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22. VVoolluummee EExxppaannssiioonn ((11))
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23. Expansión vvoolluummééttrriiccaa
DV = 3L2 (a LDT ) = 3a LDT
 Como los cambios en el volumen con los cambios de
temperatura son a menudo de interés es
conveniente definir el coeficiente de expansión
volumétrica
b = 3a
Expansión volumetrica del aire
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24. PPrroobblleemmaass
17.32 Dos cubos con aristas de 100 mm encajan en un
espacio de 201.0 mm. Determine el aumento de
temperatura requerido par que llenen el espacio
entre los cubos.
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25. PPrroobblleemmaass
17.39 En un caluroso día de verano
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26. PPrroobblleemmaass
17.40 Una barra de acero
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27. PPrroobblleemmaass ((RReessnniicckk))
22.29 Una barra de acero
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28. PPrroobblleemmaass ((RReessnniicckk))
22.35 Una barra de acero
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29. PPrroobblleemmaass ((RReessnniicckk))
22.41 Un reloj de péndulo
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