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MÓDULO 1
TEMPERATURA
TEMPERATURA
 Definición
 Ley
de Temperatura
Cero de la termodinámica
 Medición
de Temperatura
 Expansión
Térmica
TEMPERATURA
 Definición:
Temperatura
(Del
lat.
temperatūra).
 1. f. Magnitud física que expresa el grado o
nivel de calor de los cuerpos o del ambiente.
Su unidad en el Sistema Internacional es el
kelvin (K).
 2. f. coloq. Estado de calor del cuerpo
humano o de los seres vivos.
TEMPERATURA
Temperatura
Calor
Calor.
 (Del lat. calor, -ōris).
 1. m. Sensación que se experimenta ante una
elevación de temperatura. U. t. c. f.
 2. m. Ardimiento, actividad, ligereza.
 3. m. Favor, buena acogida.
 4. m. Entusiasmo, fervor.
 5. m. Lo más fuerte y vivo de una acción.
 6. m. Fís. Energía que pasa de un cuerpo a otro y
es causa de que se equilibren sus temperaturas.
TEMPERATURA
 Percepción
de la temperatura
TEMPERATURA
PERCEPCIÓN
CALOR
FRÍO
SENTIDOS
TEMPERATURA
 Equilibrio
Térmico
TEMPERATURA
 Equilibrio
Térmico
TEMPERATURA
 Equilibrio
Térmico
TEMPERATURA
 Ley
Cero de la Termodinámica
TEMPERATURA
 Ley
Cero de la Termodinámica
“Si dos sistemas están en equilibrio térmico con
un tercer sistema, estarán en equilibrio térmico
entre sí”.
TEMPERATURA
 http://www.youtube.com/watch?v=tfE2y_
7LqA4
TEMPERATURA
 Medición
de la temperatura
Propiedades termométricas
X(T)
T=aX
TEMPERATURA
 Medición
de la temperatura
X(T)
 Propiedades




T=aX
termométricas:
Dimensiones
Presión
Resistencia eléctrica
Color
TEMPERATURA
 Estados
del agua
TEMPERATURA
 Estados
del agua
TEMPERATURA
 Estados
del agua
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~2
9701428/ccnn/flash/estados-materia.swf
TEMPERATURA
 ESCALA
Punto hielo
del agua
CELSIUS
Punto de vapor
del agua
TEMPERATURA
 ESCALA
CELSIUS
[TC ] = ° C
Punto hielo
del agua
Punto de vapor
del agua
TC = 0 ° C
TC = 100 ° C
TEMPERATURA
 Escalas
de temperatura
TEMPERATURA
 http://www.juntadeandalucia.es/averroes/
~29701428/ccnn/flash/gas.swf
TEMPERATURA
 ESCALA
KELVIN
Cero absoluto
Punto triple
del agua
TEMPERATURA
 ESCALA
KELVIN
[T] = K
Cero absoluto
Punto triple del agua
T=0K
T = 273.16 K
TEMPERATURA
 ESCALA
KELVIN
TC = T - 273.15 K
DT C = DT
TEMPERATURA
 ESCALA
KELVIN
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/
~29701428/ccnn/flash/solido.swf
TEMPERATURA
 ESCALA
FAHRENHEIT
Punto de vapor
del agua
Punto hielo
del agua
TEMPERATURA
 ESCALA
FAHRENHEIT
[T F ] = ° F
T F = 9/5 TC + 32 °F
DT C = DT = 5/3 DT
F
TEMPERATURA
TEMPERATURA
TEMPERATURA
 ESCALA
RANKINE
T R = T F + 459.67
Cero absoluto
T R = 9/5 T
T R = 9/5 TC + 491.67
TEMPERATURA
 Grado
Réaumur (°Ré, °Re, °R). Usado para
procesos industriales específicos, como el del
almíbar.
 Grado Rømer o Roemer. En desuso.
 Grado Newton (°N). En desuso.
 Grado Leiden. Usado para calibrar
indirectamente bajas temperaturas. En desuso.
 Grado Delisle (°D) En desuso.
TEMPERATURA
TEMPERATURA
http://video.google.com/videoplay?docid=5296173784636686887
TEMPERATURA
EJERCICIO
En un día de calor la temperatura alcanza 50°F,
¿cuál es la temperatura en grados Celsius y en
Kelvins?
TEMPERATURA
Solución
TC = 5/9 (T F - 32) = 5/9 (50 – 32) = 10°C
T= T C + 273.15 = 10°C + 273.15 = 283 K
TEMPERATURA
EJERCICIOS
1.
2.
La diferencia de temperatura en el interior y
exterior de un motor de automóvil es de 450°C.
Exprese esta diferencia de temperatura en a) la
escala Fahrenheit y b) la escala Kelvin.
El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición
de -195.81°C a presión atmosférica. Exprese
esta temperatura a) en grados Fahrenheit y b)
en Kelvins.
TEMPERATURA
EJERCICIOS
3.
El punto de fusión del oro es 1,064 °C, y su
punto de ebullición es 2,660°C. a) Exprese estas
temperaturas en Kelvins. b) Calcule la diferencia
entre estas temperaturas en grados Celsius y en
Kelvins.
TEMPERATURA
EJERCICIOS
4. El cero absoluto es -273.15 °C. Encuentre el cero
absoluto en la escala Fahrenheit.
5. a) La temperatura de la superficie solar es de
unos 6,000 K. Exprésela en la escala Fahrenheit.
b) Exprese la temperatura normal del cuerpo
humano, 37.0°C, en la escala Fahrenheit. c) En
Estados Unidos la temperatura más baja que se
ha registrado es – 70°C en Montana. Exprésela en
la escala Celsius. d) Exprese el punto normal de
ebullición del oxígeno -183°C en la escala
Fahrenheit. e) ¿En qué temperatura Fahrenheit
un cuarto le parecería demasiado caluroso?
LEY CERO DE LA
TERMODINÁMICA
•
Ley Cero de la Termodinámica
Si dos objetos están en equilibrio térmico con un tercero,
están en equilibrio térmico entre sí
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
ESCALAS DE TERMOMÉTRICAS
EXPANSIÓN TÉRMICA
•
Los termómetros aplican la propiedad de
dilatación termométrica de los materiales
EXPANSIÓN TÉRMICA
•
Muchos materiales sufren cambios en su
estructura cuando la temperatura varia
EXPANSIÓN TÉRMICA
Dicha expansión puede observarse en una
dos o tres dimensiones
EXPANSIÓN TÉRMICA
Expansión lineal
DL = a L DT
a=
DL / L
DT
Coeficiente de Expansión lineal: cambio
fraccional de longitud por grado de cambio
de temperatura.
EXPANSIÓN TÉRMICA
Expansión lineal
EXPANSIÓN TÉRMICA
Ejercicio
Un segmento de vía de acero tiene una
longitud de 30.000 m cuando la temperatura
es de 0.0°C. ¿Cuál es su longitud cuando la
temperatura es de 40.0 °C
EXPANSIÓN TÉRMICA
Solución
DL = a L DT
DL = [11 x 10-6 (°C) -1 ](30.000m)(40.0°C)
DL = 0.013m
L = 30.013m
EXPANSIÓN TÉRMICA
Aunque los objetos se expanden en todas
direcciones a veces es más notorio en alguna
dimensión, dependiendo de la estructura
EXPANSIÓN TÉRMICA
Expansión superficial
DA = 2a A DT
Expansión volumétrica
DV = 3a V DT
Demostrar
EXPANSIÓN TÉRMICA
Para fluidos
DV = b V DT
Coeficiente de expansión volumétrica
EXPANSIÓN TÉRMICA
Ejercicios
1. Un alambre telefónico de cobre en esencia no
tiene comba entre postes separados 35.0 m en
un día de invierno cuando la temperatura es
de -20.0°C. ¿Cuánto más largo es el alambre en
un día de verano cuando TC = 35.0°C?
2. El elemento activo de cierto láser de fábrica
de una barra de vidrio de 30.0 cm de largo y
de 1.50 cm de diámetro. Si la temperatura de
la barra aumenta en 65.0°C. ¿cuál es el
aumento en a) su longitud, b) su diámetro y c)
su volumen? Suponga que el coeficiente de
expansión lineal promedio del vidrio es 9.00 x
-1
-6
10 (°C) .
EXPANSIÓN TÉRMICA
Ejercicios
3. Una escala métrica de acero debe marcarse de
manera que los intervalos de milímetros
-5
tengan una precisión aproximada de 5 x 10
mm con una temperatura determinada. ¿Cuál
es la variación máxima de la temperatura
permisible durante la maniobra?
4. Un cubo de bronce tiene una longitud de lado
de 33.2 cm a 20.0°C. Calcule a) el aumento de
la superficie y b) el del volumen cuando se
calienta a 75.0°C.
EXPANSIÓN TÉRMICA
Ejercicios
1. 3.27 cm
2. a) 0.176 mm b) 8.78 mm c) 0.0930 cm 3
3. DT = 4.5 °C
2
4. a) 13.9 cm
b) 115 cm3