TEMPERATURA Y CALOR TERMOMETRIA.-
FÍSICA
Termo = calor Metria = medida TEMPERATURA.- Es una magnitud escalar que mide el grado de agitación molecular o atómica. Se puede asumir también que la temperatura mide la energía interna de un cuerpo. cuerpo. Esto vale decir decir que si en un cuerpo la temperatura es mayor entonces mayor es la vibración molecular.
C
100
0
212
C
F
32
-273
373
F-32
K
273
-460
0
Punto de ebullición
K-273 Punto K-273
fusión del hielo Cero absoluto
TERMÓMETRO.- Es aquel instrumento que mide la temperatura de un cuerpo comparando esto son la dilatación o contracción que sufre un liquido dentro de un tubo fino capilar! de vidrio provisto de una escala.
ESCALAS DE TEMPERATURA.- Son los diferentes tipos de unidades que el "ombre utili#a para medir la temperatura para de un cuerpo$ entre ellas tenemos.
1e la figura por proporcionalidad de segmentos o teorema de T"ales tenemos.
C = F - 32 = K – 273 5 9 5 Δ C = ΔF = ΔK 5 9 5
ESCALA CELSIUS.- %ara construir esta escala se toman dos puntos fi&os al nivel del de l mar. %unto de fus fusión del "ielo '() %unto de ebullic ebullición ión del agua agua *''() *''() +uego el intervalo se divide en intervalos de *()
ESCALA FARENHEIT.- En esta escala también se toman dos puntos al nivel del mar. %unto de fu fusión de del ,a ,a)ly el el "i "ielo elo '() Temperatura del cuerpo "umano *''() +uego el intervalo se divide en intervalos de *(
ESCALA KELVIN O ESCALA ABSOLUTA.- Esta escala denomina cero absoluto a la temperatura mínima que se "a logrado conseguir que es de -/0() y cuyo intervalo de un grado fueran iguales iguales a las de la escala )elsius. +uego el intervalo se divide en intervalos de *( NOTA.-cero absoluto es el estado "ipotético en que las moléculas de un cuerpo de&an de vibrar.
DILATACIÓN TERMICA Es aquel fenómeno físico que consiste en el cambio de dimensiones que e2perimenta un cuerpo cuando varia su temperatura.
DILATACION LINEAL.- Es aquella dilatación que aparece en cuerpos en que se "ace notorio la longitud. Sus dem3s dimensiones se dilatan pero minimamente.
Lf = Lo(1+α.ΔT) Tf > To
Lo
Lf
Donde Lf : longitud final Lo : longitud inicial α : coeficiente de dilatación lineal 4() -*5 T= Tf -To : variación de temperatura !"#α.T$: binomio de dilatación lineal
ΔL
DILATACION SUPERFICIAL.- Es la dilatación superficial que e2perimenta un cuerpo al variar su temperatura.
Af = Ao(1+!.ΔT)
Ao
Af
Tf > To
Donde Af : longitud final Ao : longitud inicial % &'.α coeficiente de dilatación lineal 4() -*5 DILATACION VOLUMETRICA.- Es la dilatación en el que el cuerpo e2perimenta una variación en su volumen al variar su temperatura.
Vf = Vo(1+.ΔT)
También se define como la relación entre la cantidad de calor que absorbe un cuerpo por unidad de variación de temperatura.
C = " #$%&' ' ΔT *C *C CALOR ESPECIFICO !Ce$.- 8ndica la cantidad de calor que debe de suministrarse a la 9unidad de masa: de una sustancia para que su temperatura aumente en un grado. También se define como la capacidad calorífica por unidad de masa o sustancia.
C = " #$%&' ' ,.ΔT *C K*C
Vo > Vf
Tf > To
Donde Vf : longitud final Vo : longitud inicial ( &).α coeficiente de dilatación lineal 4() -*5 CALORIMETRIA Es una de las partes de la física que se encarga de reali#ar las mediciones referentes al calor.
Ce62e,o & "1+,7/.8C CeH'O & "1+,7/.8C Ce9+o & "1+,7/.8C CALOR SENCIBLE !*$ .- El calor sensible es la cantidad de calor que el cuerpo utili#a íntegramente para aumentar o disminuir su energía interna .
" = C, ΔT
CALOR !*$
E*UILIBRIO TERMICO !*6; ley de la
)alor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro por diferencia de temperatura entre los cuerpos. Es decir es la cantidad de energía en forma de calor que entra o sale de un cuerpo.
termodin3mica!
UNIDADES DEL CALOR: C+,o+ /+0o 1+,!.- 6epresenta la cantidad de calor que se le debe de suministrar a un gramo de agua para que aumente su temperatura en *() K2,o-1+,o2+ K1+,$.- Es la cantidad de calor que se le debe suministrar a un 7ilogramo de agua para que su temperatura aumente en *().
"K1+, & "3331+, CAPACIDAD CALOR4FICA O TERMICA !C$ .- Es una característica de cada cuerpo o sea que diferentes tro#os de un mismo material tienen diferentes 5C5. Es la cantidad de calor necesario que se debe entregar o sustraer a una sustancia para que aumente o disminuya su temperatura en un grado.
"%%/o = - "//o CALORIMETRO.-Es aquel recipiente térmicamente aislado que se utili#a para determinar el calor especifico de un sólido o liquido cualesquiera o para medir la transferencia de calor entre cuerpos. CAMBIO DE FASE DE UNA SUSTANCIA.- Si un cuerpo esta a una determinada temperatura en un estado dolido se le calienta progresivamente se
C%%,%&8 = C$%&o,8o,calori"etro puede observar que al llegar a una presión y temperatura determinadas se convierte gradualmente en un liquido si se sigue calentando ese liquido llega un momento en el que gradualmente se convierte en vapor. Se llama cambio de estado al fenómeno que consiste en el paso de un estado cualquiera a otro E&emplo. El "ielo se convierte en agua a '() y *atm de presión. El agua se convierte en vapor a *''() y *atm de presión.
o&/o
&/o o
%o
CALOR LATENTE !L$.- +lamado también poder calorífico. Es la cantidad de calor que gana o pierde un cuerpo y que le produce un cambio de estado sin alterar su temperatura..
L = "L #$%& K E;2<=en ' =2o< de 1+,o ,+=en=e: CALOR LATENTE DE FUSION !L f$ .- Es la cantidad d calor que se debe suministrar o quitar a la unidad de masa para cambiar del estado sólido al liquido y viceversa.
LfH'O
& >3 1+,7/ & )?3 K@7K/
" = ,.Lf CALOR LATENTE DE VAPORIACIÓN.- Es la cantidad de calor que se debe a>adir o quitar a la unidad de masa de una sustancia$ que esta en condiciones de cambiar de estado$ para que pase del estado liquido al gaseoso o viceversa.
L9H'O & ?3 1+,7/
& ')33 K@7K/
" = ,.L Equivalencias?
1 J = 0.! cal =
E2n+,en=e en A/+ de n C+,o20e=o.- Es aquella masa que multiplicada por calor especifico del agua da el mismo valor que el producto del calor especifico y la masa del calorimetro.
E*UIVALENTE MECANICO DEL CALOR.- Es aquel valor que nos indica la relación e2istente entre la energía mec3nica y la energía calorífica
# = J. @ = Equivalente mec3nico del calor A = Energía perdida B = )alor ganado Calores de <@< @ = D. &oulecal
PROBLEMAS SOBRE TEMPERATURA *. ; que temperatura las escalas a"ren"eit y )elsius dan la misma lectura. a! D' b! 0' c! D' d! F' e! ,.;. . ; que temperatura ambiente$ lo que marca el termómetro a"ren"eit es un nGmero mayor en H' que lo que marca un termómetro centígrado. a! .H I) b! 0' I) c! .J I) d! 0'.H I) 0.-.)alcular el cambio de temperatura en grados a"ren"eit equivalente a un cambio de temperatura de DH I). a! K* I b! DH I c!/ I d! *K I e! ,.;.
PROBLEMAS DE DILATACIÓN *. )alcular el cambio de longitud que e2perimenta una barra de acero de *'' m. cuando su temperatura varía de F' I) "asta *' I) si el coeficiente de dilatación lineal del acero es de '$''''* I) -*. a! '$LLK m. b! '$'*LK m. c! *$LK m. d! L$K' m. . Se tiene una l3mina de coeficientes de dilatación superficial $'.*'-D I)-*$ al cual se le "a sustraído un círculo de * cm. de radio. Se pretende "acer pasar
por el orificio una esfera de radio *$' cm. En cu3nto se debe incrementar la temperatura de la l3mina met3lica tal que la esfera pueda pasar por el orificioN a! *' I) b! /' I) c! H' I) d! **' I) e! '' I) 0. 1os placas met3licas de D' y H' cm del mismo material O = *$ 2 *' -LI)-*! se les eleva la temperatura en L' I) 1eterminar la relación entre las dos 3reas finalesN a! *$L b! '$K c! '$J d! *$' e! '$H D. Pna vasi&a de vidrio se llena parcialmente con mercurio$ quedando una parte vacía. Se observa que al calentar el con&unto$ el volumen del vacío permanece constante. Bué fracción del volumen total ocupa inicialmente el mercurioN
%$o 2idrio
,$o
E@ERCICIOS DE CALOR *. Pn cuerpo cuyo calor específico es H )algr() se enfría de /' a D'() si la masa del cuerpo es de *''gr$ Bué cantidad de calor "abr3 cedidoN a! *HQcal b! *H'')al c! /')al d! *H)al e! /H)al . )u3l es el calor latente de fusión de una sustancia que se encuentra en condiciones de cambio de estado si al calentar *'gr de la misma "asta su punto de fusión$ requiere de H'' calorías adicionales para fundirseN a! H'calgr b! L'calgr c! /'calgr d! /Hcalgr e! *''calgr
0. Pn cuerpo cuyo calor específico de H )algIc se aplica de /' Ic a D' Ic$ si la masa de un cuerpo es de *''g Bué cantidad de calor "abr3 cedidoN a!*HQcal. b!-*HQcal. c!*'Qcal. d!-*'Qcal. e! HQcal. D. Pn bloque de aluminio de ''gr est3 inicialmente a *' Ic$ si se le a>ade /Q@ de energía térmica )u3l es la temperatura final en IcN )e ;l = '.*Q@QgIQ! a!*'Ic. b!'Ic. c!0'Ic. d!D'Ic. e!H'Ic. H. 1entro de un recipiente adiab3tico se colocan *''g de agua a *'I)$ si se introduce una placa de "iero de H''g logrando una temperatura final de equilibrio igual a L'I). Rallar la temperatura de la placa de "ierro. a!*'Ic. b!*K'Ic. c!'Ic. d!K'Ic. e!0L'Ic. L. )alcular el calor necesario para fusionar 'g de "ielo$ cuya temperatura inicial es FHI). 6pta.................. /. )alcular el calor necesario para vapori#ar completamente 'g de agua$ cuya temperatura es 'I). 6pta.................. K. Pn cuerpo tiene una capacidad calorífica de L calIc$ y su masa es 0''g. Si su temperatura pasa de *LI) a LI) Bué cantidad de calor "abr3 absorbidoN En cal.! a!LH b!H' c!0H d!L' e!HH J. Pn bloque de "ielo es soltado desde una cierta altura$ observ3ndose que la temperatura es de 'I). como resultado del impacto el "ielo se fusiona completamente$ quedando agua a 'I) 1esde que altura cayoN g = *',Qg! a!HDHH'm b!''H'm c!0D*/'m d!00DKKm e!DHDKm *'. Se me#clan H''g de agua a J'I) con 0''g del mismo líquido a D'I). )u3l es la temperatura de equilibrioN a!K'Ic. b!LHIc. c!HH.LHIc. d!/H.K*Ic. e!/*.HIc. **.- %i &onen en contacto una "asa de cobre de 00' a 100(c con una "asa de hierro de )00' a 0(c. *eter"inar+ a, La te"&eratura final de e-uilibrio. b, La ener'a trans"itida en J. /CeFe = 0.0Cal'(c, /CeCu = 0.0Cal'(c,
a,!0(c 3 4)560J. b,70(c 3 4)560J. c,80(c 3 )560J. d,50(c 3 )560J. e,70(c. Cusco, 19/12/2015