Este documento trata sobre conceptos básicos de física como temperatura, dilatación y calorimetría. Explica que la temperatura mide la energía cinética promedio de las moléculas y describe las escalas termométricas como Celsius y Fahrenheit. También cubre cómo la dilatación causa un aumento en las dimensiones de los objetos a medida que aumenta la temperatura. Por último, introduce la calorimetría y cómo calcular la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una sustancia.

1. FISICA
“TEMPERATURA, DILATACION Y
CALORIMETRIA"
EXPOSISICION
ESTUDIANTE:
 ALVA SALDAÑA MAYCOL DARLIN
ASESOR: ING. RICARDO DE LA CRUZ RIOJA

2. TEMPERATURA
Es la cantidad que nos dice qué tan caliente o qué tan frío está un objeto.
La Temperatura mide el grado de agitación molecular promedio que en su
interior tiene un objeto, es decir, mide la energía cinética promedio de
traslación de sus moléculas. La temperatura suele determinarse midiendo
algún cambio físico que se manifiesta en los objetos cuando varía la
temperatura. La temperatura es una medida que describe el
movimiento interno de las moléculas de un cuerpo. Se relaciona
con la energía cinética de las moléculas de un material.

3. ESCALAS TERMOMETRICAS
• Escala Celsius: Es la escala más usada, asigna el 0° C a la
temperatura de congelación del agua y el 100° C a la
temperatura de ebullición del agua a la presión atmosférica
normal.
• Escala Fahrenheit: Usada con frecuencia en Estados Unidos.
Asigna el 32°F a la temperatura de congelación del agua y el
212 °F a la temperatura de ebullición del agua a la presión
de una atmósfera.
• Escala Kelvin: Empleada en la investigación científica. Asigna
el 0 K (cero absoluto) a la menor temperatura, a esta
temperatura las sustancias ya no tienen energía cinética, sus
moléculas dejan de moverse. El cero de la escala Kelvin, o
cero absoluto, corresponde a – 273° C de la Escala Celsius.

4. Conversión de temperatura de
grados Celsius a grados Fahrenheit:
𝑻𝑭 =
𝟗
𝟓
𝑻𝑪 + 𝟑𝟐°
Ejemplo
La temperatura de ebullición del alcohol etílico
es 78,37ºC ¿Cuánto es en Fahrenheit?
𝑻𝑭 =
𝟗
𝟓
𝟕𝟖, 𝟑𝟕 + 𝟑𝟐 = 𝟏𝟕𝟑°𝑭
El punto de ebullición del alcohol etílico es 173
ºF.

5. Conversión de temperatura de
grados Fahrenheit a grados Celsius:
𝑻𝑪 =
𝟓
𝟗
𝑻𝑭 + 𝟑𝟐°
Ejemplo
Cuando en Boston la temperatura es de 0 ºF
¿Cuánto es en grados Celsius?
𝑻𝑭 =
𝟗
𝟓
𝟎 − 𝟑𝟐° = −𝟏𝟕, 𝟕°𝑪

6. Conversión de temperatura de
grados Celsius a grados kelvin:
𝑻𝑲 = 𝑻𝑪 + 𝟐𝟕𝟑, 𝟏𝟓
Ejemplo
La temperatura del centro de la Tierra es 6000
ºC. ¿Cuánto es en kelvin?
𝑇𝐾 = 6000 + 273,165 = 6273,15𝐾

7. 1. Determine la temperatura a la cual la lectura de un termómetro Fahrenheit, es
exactamente el doble que la obtenida con un termómetro Celsius.
A) 300 ºF B) 320 ºF C) 320 ºC D) 400 ºC E) 160 ºF
SOLUCIÓN
Por dato:
℉ = 2℃
Además sabemos que:
℃
5
=
𝐹 − 32
9
𝐹 =
9
5
℃ + 32
Sustituyendo
2℃ =
9
5
= ℃ + 32
℃ = 160°
Por la condición de partida:
℉ = 2℃
℉ = 2 160°
℉ = 320
RPTA.: B

8. 17. Un recipiente térmicamente aislado contiene 200 g
de agua a una temperatura de 25 ºC. Si se añade 20 g
de hielo a una temperatura de -5 ºC. Determine la
temperatura de equilibrio (en ºC) de la mezcla.
A) 6,2 B) 8,2 C) 9,6 D) 15,2 E) 16,4
SOLUCIÓN
𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 = 𝑄1
20 0,5 5 + 20 80 + 20 1 𝑇𝑒 = 200 1 2,5 − 𝑇𝑒
50 + 1600 + 20𝑇𝑒 = 500 − 200𝑇𝑒
𝑇𝑒 = 15,2℃
RPTA.: D

9. DILATACION
Cuando un cuerpo es calentado, a medida que
aumenta la temperatura, aumentará también la
agitación de sus moléculas; vibrando con más
intensidad. Esto producirá un aumento en las
dimensiones del objeto.

10. 1.- Una barra de hierro de 2,1 m de largo se calienta
desde 32 °C hasta 350°C, ¿cuál será el aumento de
longitud provocado?(α = 0,0000118/°C).
SOLUCION:
Para hallar la longitud final de la barra de hierro,
hemos de usar la relación existente entre la longitud
inicial y final de una barra que se somete a un
cambio de temperatura:
𝐿𝑓 = 𝐿0 1 + 𝑎∆𝑇 → 𝐿𝑓
= 2,1 1 + 1,8 10−5 350 − 32 = 2,108𝑚
El aumento de longitud provocado será:
∆𝐿 = 𝐿𝑓 − 𝐿𝑖 = 2,108 = 2,100 = 0,008m

11. 2.- Determinar el coeficiente de dilatación del cobre si un
alambre de 140 m de largo a 0 °C adquiere una longitud de
140,8376 m al ser calentado hasta 350 °C.
SOLUCION:
Este problema es análogo al anterior, solo que lo que hay que
hallar es el coeficiente y no la longitud final, que es un dato,
por lo que, partiendo de la expresión usada en el problema
anterior, obtenemos para el coeficiente la expresión siguiente:
𝐿𝑓 = 𝐿0 1 + 𝑎∆𝑇 → 𝐿𝑓 − 𝐿0 = 𝑎∆𝑇 → 𝑎
𝐿𝑓 − 𝐿0
∆𝑇
Sustituyendo los datos que nos da el problema obtenemos
para el coeficiente de dilatación:
𝑎
𝐿𝑓 − 𝐿0
∆𝑇
=
140,8376 − 140
350 − 0
= 2,39 10−3 𝑘−1

12. CALORIMETRIA
Se conoce como calorimetría al área de la física centrada en las
técnicas y los recursos para medir el calor. También se
denomina calorimetría a la medida del calor que, en un proceso
biológico, químico o físico, se absorbe o se desprende.

13. 1.- Queremos aumentar en 45°C la temperatura de 10 litros de
agua. ¿Qué cantidad de calor debemos
suministrar?.𝐶𝑒𝑎𝑔𝑢𝑎=4186J/(Kg K)
Resolución:
Unidades:
∆t = 45°C
𝑉
𝑎𝑔𝑢𝑎= 10 L . 1000 𝑐𝑚3
/ 1 L = 10000𝑐𝑚3
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎= 10000 𝑐𝑚3
. 1 g / 𝑐𝑚3
= 10000 g . 1 Kg / 1000 g = 10 kg
𝐶𝑒𝑎𝑔𝑢𝑎 = 4186 J / ( kg .°C )
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝐶𝑒𝑎𝑔𝑢𝑎.∆t
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜𝑎𝑔𝑢𝑎 = 10 Kg . 4185 J / ( Kg .°C ) . 45°C
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜𝑎𝑔𝑢𝑎 = 188 J

14. 2.- Queremos aumentar la temperatura de una sustancia que se encuentra
inicialmente a 20°C a 80°C. Si su calor específico es de 0,50
cal/(g.°C)determinar la cantidad de calor que debemos suministrar a 1,25
Kg de dicha sustancia.
Resolución
Unidades:
𝑇0 = 20°C
𝑇𝑓 = 80°C
Ce = 0,50 cal / ( g .°C )
m = 1,25 Kg . 1000 g / 1 Kg = 1250 g
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜= m . Ce .∆t
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 1250 g . 0,50 cal / ( g .°C ) . ( 80–20 )°C
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 =37500 cal . 1 J / 0,24 cal=156250 J