Este documento explica la diferencia entre calor y temperatura. La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas de un cuerpo, mientras que el calor es la transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro. También describe los conceptos de equilibrio térmico, las escalas de temperatura como Celsius y Kelvin, y los efectos de la dilatación térmica como la fatiga térmica.

1. Ingeniería
CURSO: FISICA II
TEMPERATURA

2. ¿DIFERENCIA ENTRE CALOR Y
TEMPERATURA?

3. https://www.youtube.com/watch?v=NEth9fgMC2Q

4. ¿Qué es la Temperatura?
 La temperatura es una magnitud escalar que mide la cantidad de
energía térmica que tiene un cuerpo. En el caso de los gases su
valor es proporcional a la energía cinética media de las moléculas,
según la expresión.
T=k⋅<Ec>

5. Temperatura (T) : Su unidad de medida en el
Sistema Internacional es el Kelvín ( K ). También
se usa los grados centígrados (°C).
Energía cinética promedio de las moléculas del
gas <Ec>:
Se trata del valor medio de energía cinética de
las moléculas del gas. Su unidad de medida en
el Sistema Internacional es el Julio ( J )

6. Equilibrio térmico
Es el estado en que dos cuerpos en
contacto, o separados por una superficie
conductora, igualan sus temperaturas
inicialmente dispares, debido a la
transferencia de calor de uno hacia el
otro.
Si tenemos dos objetos en contacto, uno
más caliente que otro, a medida que el
tiempo transcurra ambos tenderán a
alcanzar la misma temperatura y, si no
hay transferencia de calor hacia otros
objetos, en adelante mantendrán un
equilibrio térmico, o sea, una
temperatura constante.
Mayor
temperatura
Menor
temperatura
Calor
Misma temperatura

7. • Este fenómeno puede explicarse microscópicamente, comprendiendo que la
temperatura de los objetos está directamente relacionada con la energía
cinética promedio de sus partículas, sean átomos, moléculas, o los que
convenga considerar. Este promedio es lo que comúnmente se llama en física
«energía interna», por lo que a mayor energía cinética mayor energía interna y
mayor temperatura del sistema.
> Energía cinética entonces > temperatura.

8. Ley cero de la
Termodinámica
Fue expresada en 1931 por Fowler.
La ley dice: “ Si dos sistemas A y B se encuentran, cada
uno por separado, en equilibrio térmico con un tercer
sistema, que llamaremos C, entonces A y B se encuentran
también equilibrio térmico entre sí “.
Esto sirve como base para la validez de medición de la
temperatura.

9. “Si dos cuerpos se encuentran
en equilibrio térmico con un
tercero, están en equilibrio
térmico entre sí.”
A
A
A
B B
B
C

10. Termómetros Instrumento de medición de
Temperatura
 Inventado en 1592 por el Italiano Galileo Galilei, al
experimentar con un vaso de vidrio.
 A él se le ocurrió hacer un termómetro de agua,
pero se percata que no podría servir para cierto
intervalo debido a una anomalía que había en el
agua.

11. Termómetros
 Usan parámetros termométricos y escalas
termométricas para determinar cuán alta o baja es
la temperatura del objeto. Se clasifican en: Celsius,
Fahrenheit y Kelvin.
 Cualidades de un Termómetro:
• Sensibilidad
• Precisión
• Reproducibilidad
• Rapidez

12. Termómetros
Basados en
dilatación
Gases
Cambio de
volumen:
Termómetro de gas
a presión constante.
Cambio de presión:
Termómetro de gas
a volumen
constante.
Líquidos
Columna de
mercurio:
Termómetro de
mercurio.
Columna de alcohol
coloreado:
Termómetro de
alcohol.
Sólidos
Cambio de longitud:
Termómetro
bimetálico.

13. Escalas
 La Temperatura puede ser medida por
diferentes escalas termométricas y
parámetros termométricos. Las cuales se
definieron a partir de puntos de referencia.
Las más utilizadas son las temperaturas
correspondientes a los cambios de estado.

14. Escala Centígrada
o Celsius
°C
°F
K
 Propuesta en 1742 por el astrónomo y físico
sueco Anders Celsius (1701 - 1744).
 Mide la temperatura en grados Celcius (°C).
 Puntos de referencia:
• Fusión: 0°C
• Ebullición: 100°C

15. Escala Fahrenheit
°C
°F
K
 Propuesta en 1724 por el físico Gabriel Fahrenheit.
 Divide en 180 intervalos iguales entre los punto de
fusión y ebullición.
 Mide la temperatura en grados Fahrenheit(°F). Es
mayormente usada en los Estados Unidos.
 Puntos de referencia:
• Fusión: 32°F
• Ebullición: 212°F

16. Escala Absoluta o
Kelvin
°C
°F
K
 Planteada en 1848 por el físico William
Thompson; en 1968 fue llamada Kelvin en su
honor.
 Principalmente usada por los científicos, porque
nunca desciende por debajo del cero.
 Es independiente a las propiedades de sus
sustancias.
 Puntos de referencia:
• Fusión: 273K
• Ebullición: 373K

17. Relación
Tf
T
Te
Lf
Le
L
Centígrado (°C) y Fahrenheit (°F)
T Tf
Te Tf
L Lf
Lf
Le
Centígrado (°C)
Tf : 0°C
Te : 100°C
T(°C) 0
100 0
L Lf
Lf
Le
T(°C) 100
L Lf
Lf
Le
Fahrenheit (°F)
Tf : 32°F
Te : 212°F
T(°F) 32
212 32
L Lf
Lf
Le
T(°F) 180
L Lf
Lf
Le
32

18. Relación
Centígrado (°C) y Fahrenheit (°F)

19. Relación
Kelvin (k)
Tf : 273°C
Te : 373°C
T(K) 273
373
L Lf
Lf
Le
273
T(k) 273 100
L Lf
Lf
Le
Centígrado (°C)
T(°C) 100
L Lf
Lf
Le
Relación entre k y °C
T(k) 273 100
T(°C)
100
T(k) T(°C) 273

20. Dilatación Térmica
 También llamada Expansión térmica.
 Es la transformación física que sufre
un cuerpo que es ocasionado por una
agente externo, donde el cuerpo
cambiará en su forma, área y volumen.

21. a) Lineal:
Dilatación Sólidos
Variación en una única dimensión
ya sea largo, ancho o alto.
COEFICIENTES DE EXPANSIÓN LINEAL
El objeto se achica con
el frío y se extiende
con el calor.

22. a) Superficial:
b) Superficial:
Dilatación Sólidos
Es el incremento proporcional de
área o superficie que experimenta
cierto objeto.
Donde se define como el coeficiente de
expansión superficial, tiene unidades de 1/C
(1/K) y es una constante que depende
exclusivamente del material que se este
expandiendo. Para el caso de una material
isotrópico:
FÓRMULA:

23. La constante caracteriza las propiedades de expansión de volumen
de un material dado; se llama coeficiente de expansión de volumen.
Las unidades de son o .
La variación se da en las tres
dimensiones largo, ancho y altura.
Dilatación Volumétrico
COEFICIENTES DE EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA

24. Dilatación del Agua
0°C 4°C 100°C
Contrae Dilata
 Conforme la temperatura del agua aumenta:
Al estar a 4°C, el agua alcanza su máxima densidad.
Por ese motivo, esa temperatura es óptima para la
existencia de vida marina . Además, en el intervalo
de 0°C – 4°C su coeficiente de dilatación es
negativo.

25. Fatiga Mecánica
A una barra se le aplica una fuerza deformadora, se
puede definir el módulo de Young (𝞬)como la
característica mecánica de los materiales sólidos
relacionada a la elasticidad longitudinal.
• Definición de fatiga :
𝐹
𝐴
• Deformación unitaria :
Δ𝐿
𝐿
• Definición del módulo Young : Υ =
𝐹
𝐴
∆𝐿
𝐿
• Área transversal de la barra: A
L
F
F
L0

26. Cuando se inicia la aplicación de la fuerza, la relación
entre esfuerzo y deformación unitaria es constante.
𝜎 = 𝐹𝑎𝑡𝑖𝑔𝑎 𝑜 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 =
𝐹
𝐴
𝜀 = 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 =
∆𝐿
𝐿𝑂
𝒀 =
𝝈
𝜺
=
𝑭/𝑨
∆𝑳/𝑳𝟎

27. Fatiga Térmica
Es el resultado de variaciones de temperatura y
es lo contrario de fatiga a temperaturas
elevadas que es causada por ciclos de
deformaciones. Dos condiciones son necesarias
para que ocurra fatiga térmica:
• La existencia de una forma de contracción
mecánica.
• Cambios de temperatura.

28. Fatiga Térmica
 Ocurren cuando una varilla se encuentra
empotrada entre paredes rígidas y al
aplicarle un calor está se dilatará por un
aumento en su temperatura, caso contrario
se comprimirá cuando disminuye la
temperatura.
T: 20°C
T: 60°C

29. L 𝜶 ⋅ 𝑳𝟎 ⋅ ∆𝑻
𝑭/𝑨
∆𝑳/𝑳𝟎
Y
Para lograr el equilibrio, se contrarrestan:
F: Fuerza
A: Área transversal
de la varilla
∆𝐿
𝐿𝑂 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜
+
∆𝐿
𝐿𝑂 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛
= 0
∆𝐿
𝐿𝑂 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛
=
𝐹
𝐴𝞬
𝛼∆𝑇 +
𝐹
𝐴𝞬
= 0
𝐹
𝐴
= −𝞬𝛼∆𝑇
∆𝐿
𝐿𝑂 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜
= 𝛼∆𝑇

30. Los ingenieros deben tomar en cuenta el esfuerzo térmico
al diseñar estructuras. Las autopistas de hormigón y las
cubiertas de puentes suelen tener espacios entre
secciones, llenos con material flexible o salvados por
dientes que embonan, con la finalidad de permitir la
expansión y contracción del hormigón.

31. EJERCICIO 1

33. EJERCICIO 2

34. EJERCICIO 3