1. PROP. 7, 8, 9, 10: TERMODINÁMICA
CONCEPTOS BÁSICOS
Termodinámica: parte de la física, dedicada a
estudiar el calor y su transformación energía
mecánica. Por lo que toma en cuenta aquellas
magnitudes relacionadas con las variaciones de
temperatura, como: presión, densidad, masa y
volumen en cada cuerpo o sistema.
Energía térmica: es el total de la energía cinética
media presente como el resultado de los
movimientos aleatorios de átomos y moléculas.
Directamente proporcional a la temperatura del
cuerpo.
Temperatura: medida de la energía cinética
promedio de traslación, por molécula de una
sustancia. Se expresa en grados Celsius, Fahrenheit o
Kelvin. *
Calor: Es la energía térmica en movimiento, que se
transfiere de un cuerpo con mayor energía a otro con
menor energía.
ESTADOS DE LA MATERIA:
Directamente observables en la naturaleza:
a. Sólido: con forma y volumen definidos,
enlaces muy fuertes (cohesión alta)
entre sus moléculas. Rígidos y casi
siempre con estructura regular. Poca
energía térmica.
b. Líquido: volumen definido y forma
maleable o adaptable a un contenedor.
Enlace mediano entre sus moléculas.
Moléculas más dispersas. Mediana
energía térmica.
c. Gaseoso: volumen y forma indefinidas.
Enlaces débiles entre moléculas, y
están dispersas con movimiento. Alta
energía térmica.
d. Plasmático: es un gas ionizado sin forma, ni
volumen definidos. Partículas libres. Compuesto
por aniones y cationes (iones con carga negativa
y positiva). Muy alta energía térmica.
CAMBIOS DE FASE
Punto de fusión: Es la temperatura a la cual una
sustancia pasa de estado sólido a líquido. Esa
temperatura permanece constante durante el
cambio de fase.
Punto de ebullición: Es la temperatura constante a la
cual una sustancia pasa de estado líquido a gaseoso.
CANTIDAD DE CALOR (Q):
Es la cantidad de energía que libera o absorbe un
cuerpo cuando su temperatura varía. Su unidad es la
caloría (cal).
TCmQ e ∆= ..
Calor específico (Ce): Es la cantidad de calor cedido o
absorbido por 1 gr de masa para que su temperatura
varíe 1 ºC.
Capacidad calórica (C): Es la cantidad de calor que
permite variar en 1 ºC la temperatura de una
sustancia o cuerpo.
T
Q
C
∆
= eCmC .=
EQUILIBRIO TÉRMICO:
Al colocar en contacto dos sustancias (objetos físicos)
de distintas temperaturas, ocurrirá transferencia de
calor hasta que ambos alcancen una temperatura
común. A este proceso se le denomina equilibrio
térmico.
En el equilibrio térmico la cantidad de calor liberada
por uno de los objetos es igual a la cantidad de calor
absorbida por el otro.
21 QQ =
)()( 222111 TTCemTTCem −=−
DILATACIÓN TÉRMICA
Es la variación de la longitud, área o volumen de un
cuerpo físico debido a un cambio en su temperatura.
El término de “dilatación” se aplica tanto para indicar
aumento como disminución del tamaño del objeto
físico.
a. Dilatación lineal: cambio de la longitud en un
objeto cuando se hace variar su temperatura
b. Dilatación superficial: variación del área de un
objeto al modificar su temperatura.
c. Dilatación volumétrica: aumento o disminución
del volumen de un cuerpo cuando su
temperatura varía.
Fusión Evaporación
Deionización
Ionización
Condensació
n
Solidificación
SÓLIDO LÍQUIDO GAS PLASMA
Sublimación
Sublimación
inversa
m: masa
Ce: calor específico
∆T: variación de temperatura

2. TLL ∆=∆ 0α αβ 2=
TSS ∆=∆ 0β αγ 3=
TVV ∆=∆ 0γ
EJERCICIOS
1.¿Cuánto calor se requiere para que 1kg de acero,
aumente su temperatura 35 º C?
2.Determinar la cantidad de calor que absorbe un
vaso de 15 gr de alumnio que contiene 250 gr de
hielo a -5 °C, para pasar a 30 °C
3.Hallar a qué variación de temperatura fue
sometido y cuánta era la masa de un pedazo de
latón, que absorbió 6000 cal al tener una
capacidad calórica de 78,6 cal/ºC
4.¿De qué material está hecho un objeto de un
kilogramo y medio, si al incrementar su
temperatura 42 ºC absorbe 5670 cal?
5.En un recipiente, que contiene 3 Kg de agua a 20
ºC, se coloca un bloque de hierro de 500 gr a 100
ºC. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio?
6.¿Qué cantidad de agua a 10 ºC hay que utilizar
para “enfriar” 1,2 kg de acero desde 150 ºC hasta
30 ºC?
7.Si a 200 gr de agua a 10 ºC se le agregan 700 gr de
agua “hirviendo”. ¿Cuál será la temperatura de
equilibrio de la mezcla?
8. Calcular la cantidad de mercurio que pasó de 20
°C hasta 100 °C y absorbió 5400 cal
9. ¿Cuál es la capacidad calórica de un cubo de
aluminio cuya masa es de 250 gr?
10. Se introduce un objeto de 2 kg a 100 ºC, en 5 kg
de agua a 1,67 ºC, lográndose una temperatura
de equilibrio de 5,11 ºC. ¿De qué material está
hecho el objeto?
11. Un tubo metálico tiene 100 metros de longitud
cuando está a 0 ºC y 100,13 m cuando se calienta
hasta 100 ºC. ¿Cuál es el coeficiente de
dilatación del material?
12. Una lámina rectangular de aluminio mide 3m de
ancho y 5 m de largo, a 0 ºC. ¿Cuál será su
tamaño a 35 ºC?
13. Una barra de forma cilíndrica tiene 4,5 cm de
diámetro y 11, 96 cm de altura, cuando está a 20
ºC. ¿Cuál es el coeficiente de dilatación
superficial del material del cual está fabricada la
barra?, si al someterla a 130 ºC su nuevo
volumen es 602,02 cm3
14. ¿Qué alargamiento experimenta una varilla de
acero al variar su temperatura 75ºC, si su
longitud era de 1,5 m antes de calentarla?
15. Una esfera de vidrio pirex cuyo radio es de 7 cm
a 2 ºC, se somete a un cambio de temperatura
de 86 ºC. ¿Qué variación de volumen
experimentará?
16. Un disco de latón es sometido a una variación de
temperatura desde 12 ºC hasta 90 ºC de tal
forma que su radio llega a medir 56, 2 cm. ¿Qué
área tenía antes de calentarlo?
17. Si se tiene un triángulo de metal cuya base mide
20 cm y su altura es de 30cm cuando está a 10 ºC
y su superficie es de 305,94 cm2
cuando su
temperatura es 120 ºC. ¿De qué material está
hecho el triángulo?
18. A qué temperatura será necesario calentar un
cubo de vidrio pirex de 18 cm de lado, que está a
23 ºC de temperatura, para que experimente
una variación de volumen de 0, 04 cm3
.
19. Un agitador de vidrio común de 21 cm se dilató
0,2 cm cuando se calentó. ¿Cuál fue la variación
de la temperatura que se le aplicó?
L0: longitud inicial
L: longitud final
T0: temperatura inicial
T: temperatura final
α: coeficiente de dilatación lineal
β: coef. de dilatación superficial
γ : coef. de dilatación volumétrica