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TEMA 8
TEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICA
8.2. Objetivos y características de la termodínamica.
Termodinámica:
Rama de la Física que se ocupa de las transformaciones energéticas
y, en particular, de los procesos en que intervienen calor y temperatura.
• principios, postulados o axiomas que se basan en la experiencia.
• Punto
P t de
d vista
i t macroscópico.
ó i
• Estados de equilibrio. Transformaciones como serie continua de equilibrios.
8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Universo en dos partes:
Sistema Termodinámico:
P t ddell universo
Parte
i
sometida
tid a estudio.
t di
Entorno, exterior o alrededores:
T d lo
Todo
l exterior
t i all sistema.
it
Interacciones entre ambas: • Térmica (intercambio de calor).
• Mecánica (intercambio de trabajo).
trabajo)
• Química (reacciones).
Todas dependen del tipo de pared,
pared frontera o superficie que separa a las partes
partes.
8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Estado termodinámico:
Conjunto de valores que toman sus coordenadas o variables termodinámicas
termodinámicas.
Sistema hidrostático:
Cualquier sistema de masa constante cuyo estado se describe por las
variables termódinamicas presión, volumen y temperatura.
8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Paredes en interacciones térmicas:
Diatérmana o diatérmica:
Permite el intercambio de calor.
Adiabática:
No lo permite.
Paredes en interacciones mecánicas:
Móvil:
j
Permite realizar un trabajo.
Fija:
No lo permite.
permite
Paredes en interacciones químicas:
Permeable:
Permite el intercambio de masa.
Impermeable:
No lo permite.
8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Clasificación de sistemas:
(atendiendo a los intercambios)
Abierto:
Puede intercambiar masa con el entorno.
Cerrado:
No puede intercambiar masa, aunque sí energía.
Aislado:
No intercambia ni masa ni energía.
8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Según
ú su estructura interna:
i
Homogéneos:
Consta de una sola fase.
Heterogéneos:
Consta de varias fases.
Fase: sistema o subsistema de composición química y estructura homogénea
limitado por una pared a través de la cual las propiedades físicas cambian
bruscamente.
bruscamente
8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.
Equilibrio termodinámico:
Dos sistemas están en equilibrio termodinámico si están en equilibrio
mecánico químico y térmico.
mecánico,
térmico
A
B
pA , VA , TA
pB , VB , TB
Las variables termodinámicas p,V y T, permanecen constantes en el tiempo
8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.
Principio cero:
(a) Dos sistemas aislados del exterior, A y B, puestos en contacto prolongado
a través de una superficie diatérmana alcanzan el equilibrio térmico.
(b) Si A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer sistema C,
C
están también en equilibrio térmico entre sí.
Pared adiabática
Pared diatérmana
A
B
A
B
C
8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.
Temperatura:
Propiedad termodinámica que determina si un sistema se encuentra en
equilibrio
ilib i té
térmico
i con otros
t sistemas.
it
Pared adiabática
A
B
C
Pared diatérmana
Termómetro
8.5. Medida de la temperatura.
La variación de la temperatura suele estar acompañada de la variación de
Alguna magnitud física que caracteriza el estado de un sistema:
variable termométrica
Escalas termométricas
Escala centígrada o Celsius:
(puntos fijos)
• punto de fusión del hielo puro
a 1atm
1 t de
d presión:
ió 0º C.
C
• punto de ebullición del agua
a 1 atm de presión: 100º C.
T = ax +b
8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación lineal.
Δl =αl0ΔT
8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación superficial.
ΔS = 2αS0ΔT
8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación cúbica.
ΔV =3αV0ΔT
8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal.
F
=αEΔT
S
8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal.
F
=αEΔT
S
8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación volumétrica.
Δp =3αBΔT