Este documento presenta información sobre conceptos fundamentales de física como temperatura, energía térmica, dilatación y escalas de temperatura. Explica que la temperatura está relacionada con la actividad cinética molecular mientras que la dilatación y los cambios de fase dependen más de la energía potencial. También describe las escalas Celsius y Fahrenheit y cómo convertir entre ellas, así como el cero absoluto de temperatura.

1. CICLO 2012-II Módulo:I
Unidad: III Semana: 4
FISICA II
Lic. Fis. Carlos Levano Huamaccto

2. TEMPERATURA, DILATACION

3. CONTENIDOS TEMÁTICOS
• Temperatura
• Energía Térmica
• Temperatura contra Energía
• Temperatura
• Equilibrio Termico

4. Energía térmica
La energía térmica es la energía interna total de un objeto:
la suma de sus energías cinética y potencial molecular.
Energía térmica = U + K
Energía interna: las analogías de resorte son útiles:
U = ½kx2
K = ½mv2

5. Temperatura
La temperatura se relaciona con la
actividad cinética de las moléculas,
mientras que la dilatación y los cambios
de fase de las sustancias se relacionan
más con la energía potencial.
T=
∑ ½mv 2
N

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

7. Equilibrio de temperatura
El calor se define como la
Carbones transferencia de energía
calientes
Contenedo térmica debido a una
r aislado diferencia en
temperatura.
Dos objetos están en
equilibrio térmico si y
sólo si están a la misma
temperatura.

8. Termómetro
Un termómetro es cualquier dispositivo
que, mediante escalas marcadas,
puede dar una indicación de su propia
temperatura.
T = kX
X es propiedad termométrica: dilatación, resistencia eléctrica, longitud de
onda de luz, etc.

9. Ley cero de la termodinámica
Ley cero de la termodinámica: Si dos objetos A y B están en
equilibrio por separado con un tercer objeto C, entonces los
objetos A y B están en equilibrio térmico mutuo.
Equilibrio térmico
Objeto C A
A B
Objeto C Misma temperatura
B

10. Escalas de temperatura
El punto fijo inferior es el 1000
punto de congelación, la 2120F
C
temperatura a la que el
hielo y el agua coexisten a
1 atm de presión:
00C 320F
0 0C o 32 0F
El punto fijo superior es el
punto ebullición, la
temperatura a la que vapor
y agua coexisten a 1 atm de
100 0C o 212 0F
presión:

11. Comparación de intervalos de
temperatura
Intervalos de temperatura:
1000
100 C = 180 F 2120F
0 0
C
5 C0 = 9 F0
100 180
C0 F0
Si la temperatura cambia de 79 0F 00C 320F
a 70 0F, significa una disminución
de 5 C0.

12. Etiquetas de temperatura
Si un objeto tiene una temperatura específica, se
coloca el símbolo de grado 0 antes de la escala (0C
o 0F).
t = 60 0C
Se dice: “La temperatura es sesenta
grados Celsius.”

13. Etiquetas de temperatura (Cont.)
Si un objeto experimenta un cambio de temperatura, se
coloca el símbolo de grado 0 después de la escala (C0 o
F0) para indicar el intervalo de temperatura.
ti = 60 0C
tf = 20 0C
∆t = 60 0C – 20 0C ∆t = 40 C0
Se dice: “La temperatura disminuyó cuarenta grados Celsius.”

14. Temperaturas específicas
1000
Mismas temperaturas tienen 2120F
números diferentes: 0C 0F C
100 180
tC − 00 t F − 320 C0 F0
= tC tF
100 div 180 div
00C 320F
9
t = t F − 32
5 C
0
t F = t + 32
9 0
5 C tC = 5
9 (t F − 32 0
)

15. Ejemplo 1: Un plato de comida se enfría de 1600F
a 650F. ¿Cuál fue la temperatura inicial en
grados Celsius? ¿Cuál es el cambio en
temperatura en grados Celsius?
Convierta 160 0F a 0C de la
fórmula: tC = 5
9 (t F − 32 0
)
0
5 5(128 )
tC = (160 − 32 ) =
0 0 tC = 71.1 0C
9 9
∆t = 160 F − 65 F = 95 F
0 0 0 9 F 0 = 5 C0
 5 C0 
∆t = 95 F0   ∆t = 52.8 C0
 9 F0 

16. Limitaciones de las escalas
relativas
El problema más serio con las escalas
Celsius y Fahrenheit es la existencia de
temperaturas negativas.
Claramente, ¡la energía ¿-25 0C?
cinética promedio por
molécula NO es cero o en 0
0
C o en 0 0F!
T = kX = ¿0?

17. Termómetro a volumen constante
Presión
absoluta
La búsqueda para un cero
verdadero de temperatura
Válvul
a se puede hacer con un
termómetro a volumen
Volumen constante.
constante
de un gas. Para volumen
(Aire, por
ejemplo)
constante:
T = kP
La presión varía con la temperatura.

18. Cero absoluto de temperatura
P1 P2 P
Cero absoluto
T1 T2 T
-2730 1000
00C
C C
Grafique los puntos (P1, 00C) y (P2,
1000
00C 1000C); luego extrapole a cero.
C
Cero absoluto = -2730C

19. Comparación de cuatro escalas
1 C0 = 1 K
373 K 672 R
1000C vapor 2120F
5 C0 = 9 F
273 K 460 R
0C
0
hielo 320F
Celsiu
s
K
Kelvin
R
Fahrenhei
t Rankine
t F = t + 32
9
5 C
0
C F
-273 C K
0
0 -4600F R
0
(
tC = 9 t F − 320
5
)
TK = tC + 2730

20. GRACIAS