El documento trata sobre los temas de termometría, dilatación térmica y resistencia eléctrica. Explica que la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las moléculas, y que los materiales se expanden al calentarse debido al aumento de la energía térmica. También describe que la resistencia eléctrica de los materiales depende de factores como su longitud, área y temperatura.

1. Semana 2
Termometría y
dilatación
Rolando Vilca Pacco

2. Termometría y dilatación
TEMPERATURA: es una medida de la energía cinética promedio de las
moléculas de un cuerpo.
Termómetro para arteria temporalTermómetro de oído o timpánico

3. Expansión térmica del aguaModelo de las fuerzas entre
átomos vecinos de un sólido

4. Temperatura contra energía interna
El volumen más grande
tiene mayor energía
térmica
Misma
temperatura
inicial
agua
hielo
hielo
Las jarras grande y
pequeña tienen la misma
temperatura, pero no
tienen la misma energía
térmica. Una mayor
cantidad de agua caliente
funde más hielo.

5. Equilibrio de temperatura
Carbones calientes
Agua fría Misma temperatura
Equilibrio térmico
Contenedor
aislado
El calor se define como la
transferencia de energía térmica
debido a una diferencia en
temperatura.
Dos objetos están en equilibrio
térmico si y sólo si están a la misma
temperatura.

6. Dilatación lineal
L
Lo L
to
t
0L L t  
Cobre:  = 1.7 x 10-5/C0
Aluminio:  = 2.4 x 10-5/C0
Hierro:  = 1.2 x 10-5/C0
Concreto:  = 0.9 x 10-5/C0

7. Aplicaciones de la dilatación
Junta de dilatación
Tira bimetálica
Latón
LatónHierro
Hierro
Las juntas de dilatación son necesarias para permitir que el concreto se dilate,
y las tiras bimetálicas se pueden usar como termostatos o para abrir y cerrar
circuitos.

8. Dilatación Superficial (de área)
La dilatación de área es análoga a
la ampliación de una fotografía.
El ejemplo muestra una tuerca caliente
que se encoge para un firme ajuste
después de enfriarse.
Dilatación al calentarse.
A0 A

9. Cálculo de dilatación de área
Af = A0(1 + β t)
Dilatación de área: ΔA = A0β t
ΔA = A0β t
β  2

10. Dilatación de volumen
La dilatación es la misma en
todas direcciones del volumen
V = V0 t
  3
La constante  es el coeficiente de dilatación de volumen.

11. Temperatura y resistencia eléctrica
1. La longitud L del material. Los materiales más largos
tienen mayor resistencia.
1 W
L
2 W
2L
2. El área A de sección transversal del material. Las
áreas más grandes ofrecen MENOS resistencia.
2 W
A
1 W
2A
𝒗 = 𝑰𝑹

12. Factores que afectan R
3. La temperatura T del material. Las temperaturas
más altas resultan en resistencias más altas.
4. El tipo del material. El hierro tiene más
resistencia eléctrica que un conductor de
cobre geométricamente similar.
Ro
R > Ro
Ri > Rc
Cobre Hierro

13. Resistividad de un material
La resistividad r es una propiedad de un material que determina
su resistencia eléctrica R.
Al recordar que R es directamente proporcional a la longitud L e
inversamente proporcional al área A, se puede escribir:
or
L RA
R
A L
r r 
La unidad de resistividad es el ohm-metro (Wm)
ΔR = R0α t Rf = R0(1+α t)

14. Resistividades

15. Calor

16. Propagación del calor
Por conducción Por convección Por radiación

17. Transferencia de Calor
𝐷𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑦𝑒 𝑠𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝐴𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 𝑠𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎
𝑇𝑜𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑢𝑙𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜
𝑇1 = 𝑇2
𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐸𝑥𝑜𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐸𝑛𝑑𝑜𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜

18. Problema 1
La resistencia del hilo de tungsteno (volframio) de una lámpara eléctrica a la
temperatura de 20 ºC es igual a 35,8 ohm . ¿Cuál será la temperatura del hilo de
la lámpara, si al conectarla en un circuito de 220 V de tensión por el hilo fluye una
corriente de 0,33 A? .El coeficiente de temperatura del tungsteno es igual a
4,6.10-3 grados-1
𝑅0 = 35,8Ω
𝑇0 = 20°𝐶
𝑇𝑓 = ?
𝑉 = 220v
𝐼 = 0.33𝐴
𝛼 𝑇 = 4.6𝑥10−3
1 + 𝛼. Δ𝑇 =
𝑅𝑓
𝑅0
𝑅𝑓 = 𝑅0(1 + 𝛼. Δ𝑇)
𝛼. Δ𝑇 =
𝑅𝑓
𝑅0
− 1 𝑅𝑓 =
220
0.33
𝑅𝑓 = 666.6
𝛼. Δ𝑇 =
666.6
35.8
− 1
𝛼. (𝑇𝑓 − 𝑇0) = 17.62
𝑇𝑓 =
17.62
𝛼
+ 𝑇0 𝑇𝑓 =
17.62
4.6𝑥10−3
+ 20° 𝑇𝑓 = 3850.43°𝐶
𝑅𝑓 =
𝑉
𝐼

19. Problema 2
Hallar la diferencia de potencial de un conductor de cobre de 500 m de
longitud y 2 mm de diámetro, si la intensidad de la corriente que fluye por el
mismo es de 2 A.
𝐿 = 500𝑚
𝐷 = 2. 10−3
𝐼 = 2𝐴
𝑉 = 𝐼𝑅
𝑉 = 𝐼 𝜌
𝐿
𝐴
𝑅 = 𝜌
𝐿
𝐴
𝐴 = 𝜋𝑟2
𝐴 = 𝜋
𝐷
2
2
𝐴 = 𝜋
𝐷2
4
𝐴 = 𝜋
(2. 10−3
)2
4
𝐴 = 𝜋
4. 10−6
4
𝐴 = 𝜋. 10−6
𝑉 = 2 1,7. 10−8
500
𝜋. 10−6
𝑉 = 5,4𝑉

20. Problema 7
La longitud de un cable de aluminio es de 30 m a 20°C. Sabiendo que el cable es calentado
hasta 60 °C y que el coeficiente de dilatación lineal del aluminio es de 24.10-6 1/°C.
Determine: a) la longitud final del cable y b) la dilatación del cable.
Problema 8
Una barra de hierro de 10 cm de longitud está a 0 °C; sabiendo que el valor de
α es de 12.10-6 1/°C. Calcular: a) La Lf de la barra y la ΔL a 20 °C; y b) La Lf de la
barra a -30 °C.

21. Problema 30
Se tiene un disco de cobre de 10 cm de radio a la temperatura de 100 °C.
¿Cuál será el área del disco a la temperatura de 0 °C?. Se sabe que: α cobre
= 17.10-6 1/°C.