TERMOMETRIA_DILATACION_CALORIMETRIA

7/24/2019 TERMOMETRIA_DILATACION_CALORIMETRIA

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TEMPERATURAEn el estudio de la mecnica se defnieron

cuidadosamente conceptos como masa, fuerza y energacintica para facilitar el planteamiento cuantitativo. Del mismomodo, se requiere una descripcin cuantitativa de losfenmenos trmicos y deniciones precisas de trminos tanimportantes como temperatura, calor y energa interna. Este

estudio inicia con una discusin de la temperatura.

A continuacin se considera la importancia de lasustancia que se investiga cuando se estudian fenmenostrmicos. Por ejemplo, los gases se expanden con gran liertadcuando se calientan, mientras que los l!quidos y los slidostienen una expansin ligera.

Este tema concluye con un estudio de los gases idealesen la escala macroscpica. En este caso, la preocupacin sonlas correspondencias entre cantidades tales como presin,

volumen y temperatura de un gas.


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Temperatura y ley cero de latermodinmica

"on frecuencia el concepto de temperatura se asociacon que tan caliente o frio se siente un ojeto cuando se toca.De esta forma, los sentidos proporcionan una indicacin

cualitativa de la temperatura. "uando tocamos un ojeto,utili#amos nuestro sentido de la temperatura para atriuirleuna propiedad denominada temperatura, que determina si lapercie caliente o fr!o al tacto.

"uando las molculas de un cuerpo se agitan en promedio congran rapide#, decimos que su temperatura es alta, y si laagitacin es lenta diremos que su temperatura es aja. As!pues, la temperatura es una magnitud tensorial que nos indicael grado de agitacin molecular que en promedio tiene uncuerpo. $viamente no tiene sentido %alar de la temperatura

del vac!o.


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Equilirio trmico

El equilibrio trmico es una situacin en la que dos

objetos en contacto trmico uno con otro dejan de tener

cualquier intercambio de calor.

A B


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&ey cero de la termodin'mica

Si los objetos A y B por separado estn en equilibrio

trmico con un tercer objeto, C, entonces A y B estn en

equilibrio trmico entre s si se ponen en contacto trmico.

A B

C


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TERMMETROS Y ESCAASTERMOM!TR"CAS

El termmetro es un cuerpo de pequea masa, que al

ponerse en contacto con otro cuerpo mayor alcana el

equilibrio trmico, de modo que la temperatura del mayor

permanece sensiblemente !ija. Este principio de!uncionamiento "a sido utiliado para elaborar di!erentes

escalas de medida, las cuales a su #e "an considerado dos

!enmenos naturales que se producen siempre del mismo

modo $al ni#el del mar y a %&' de latitud(, siendo stos) el

punto de !usin y el punto de ebullicin del a*ua. Estas

escalas son)


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A) ESCALA CELSIUS.- Aqu el agua se funde a 0 C y hierve a 100 C. Entre dichospuntos se han hecho 100 divisiones: 1 divisin 1 C.

B) ESCALA KELVIN.- Es una escala a!soluta cuyas divisiones son iguales a las de laescala Celsius. Aqu el cero a!soluto est" a #$% divisiones por de!a&o del punto defusin del agua: 1 divisin 1 '.

C) ESCALA FAHRENHEIT.- En esta escala e(isten 1)0 divisiones entre el punto defusin y e!ullicin* los cuales est"n a %# + y #1# + respectiva,ente.

D) ESCALA RANKINE.- En esta escala e(isten 1)0 divisiones entre el punto de fusiny e!ullicin* los cuales est"n a # / y $# / respectiva,ente

i quere,os reali2ar las conversiones de una escala a otra de!e,os tener presente enel punto triple* punto en que el agua se congela en las tres escalas.

CERO ABSOLUTO.- Es el estado hipot3tico en el que las ,ol3culas de un cuerpode&an de vi!rar. En la pr"ctica la te,peratura ,"s !a&a que se ha conseguido es de

10-'


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+

%+,-.

+

/,-0

&

,1/-2

&

3-C

=

=

=

+

.

+

0

&

2

&

C =

=

=

/eali2ando los c'lculos de proporcionalidad se llega a la siguiente ecuacin:

4ara las variaciones de te,peraturas* utili2are,os la siguiente ecuacin:


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Cuando un cuerpo es calentado* a ,edida que au,enta la

te,peratura* au,entar' ta,!in la agitacin de sus,olculas* vi!rando con ,'s intensidad. Esto producir' unau,ento en las di,ensiones del o!&eto.

En el diagra,a se ,uestra un o!&eto caliente*

cuyas ,ol3culas vi!ran con ,ayor intensidad quecuando esta!a fro.

DILATACIN DE SLIDOS Y LQUIDOS


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5n ca,!io en una di,ensin de un slido se lla,a dilatacin lineal.

E(peri,ental,ente se encuentra que la dilatacin lineal depende de:

Esta dependencia puede e(presarse

,ediante la siguiente ecuacin:

455o =

4($655 o0 +=

45

5

o

=


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6a ecuacin de la longitud final * corresponde a una

ecuacin de 17 gradoy por tanto* su gr"fico ser" una recta inclinada* donde:

4($655 o0 +=
http://fisica.laguia2000.com/fisica-del-estado-solido/dilatacion-lineal-superficial-y-volumetricahttp://fisica.laguia2000.com/fisica-del-estado-solido/dilatacion-lineal-superficial-y-volumetrica


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COEFICIENTES DE DILATACIN LINEAL (

Alu,inio #*.10-8

6atn #.10-8

Co!re 1*.10-8

Acero 1*#.10-8

9idrio ordinario 0*.10-8

ro 1*.10-8

4yre( 0*%.10-8

;ierro 1*#.10-8

) EN (C-1)


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S

4

6a dilatacin superficial es e(acta,ente an"loga a la dilatacin lineal. El

ca,!io de "rea ser" proporcional al "rea inicial Ao y al ca,!io de

te,peratura

4Ao = A

4($6AA o0 +=

: Coeficiente de dilatacin superficial < # =

>e igual ,odo se halla la superficie finalA

+:


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7

4

El ca,!io devolu,en

ser" proporcional al volu,en inicial 9oy

al ca,!io de te,peratura

47o= V

4($677 o0 +=

: Coeficiente de dilatacinvolu,3trica el ,is,o ,odo halla,os el volu,en final9

+:


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PROP"E#A#ES #E A#"ATAC"$

A. i a un ala,!re en for,a de circunferencia a!ierta se le aplica calor*

el ala,!re se dilata y la a!ertura au,enta.

?. i hay un orificio en una placa* el "rea de este orificio se dilata de la,is,a for,a que la placa.

C. i dos !arras unidas tienen igual coeficiente de dilatacin lineal y le

calenta,os* las !arras per,anecer"n en la posicin inicial con un

incre,ento de longitud.

>. Cuando las !arras tienen diferentes coeficientes de dilatacin lineal*las !arras se arquean co,o se o!serva en la figura.

AB

A

B

A

B

A

A B

LOLf

6a l",ina !i,et"lica se

encorva hacia el ,etal

de ,enor coeficiente de

dilatacin cuando su!ela te,peratura y ,ayor

coeficiente se dilata o

se contrae ,"s

r"pida,ente que el otro.

B


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Cuando calenta,os un o!&eto* su ,asa


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ercurio 1*).10-

Blicerina 8.10-

Alcohol etlico $*8.10-

4etrleo .10-

odos los gases

a !a&a presin %*.10-%

Aceite .10-

Agua


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COMPORTAM"E$TO A$MAO #EA%UAe sa!e que el agua es una de

las pocas sustancias que alcalentarse desde 0 C hasta C en

ve2 de dilatarse se contrae* co,o lo

indica el gr"fico 9olu,en


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a &ida 'a(o los la)osa &ida 'a(o los la)os*elados*elados

Cuando el aire fro en la superficie de la tierra enfra el agua

del lago* hace que se contraiga au,entando su densidad y* por lo

tanto se dirige hacia el fondo del lago de&ando que el agua ,"s

caliente su!a. Esto sucede hasta que el agua alcan2a la te,peratura

de C. En este punto alcan2a su ,"(i,a densidad y si se sigue

enfriando se hace ,enos densa qued"ndose en la superficie hasta

congelarse. Este hecho per,ite que la vida continHe !a&o los hielos

pues el agua all se encuentra a C.


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CAOR"METR+A

QU ES EL CALOR?

;a!lar de calor es ha!lar de

un tipo especial de energa

que solo aparece o e(iste en

tr"nsitoI &a,"s se le puede

aislar* dado que es unaenerga que se trans,ite de

un cuerpo a otro de!ido a la

diferencias de te,peraturas

que estos presentan. As pues*

conclui,os que el calor es unaenerga no al,acena!le* y

slo e(iste ,ientras e(ista una

diferencia de te,peraturas.


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TRA$SERE$C"A #E CAOR

P! "#$%""&'#- 6a conduccin es el fen,enoconsistente en la propagacin de calor entre dos cuerpos

o partes de un ,is,o cuerpo a diferente te,peraturade!ido a la agitacin t3r,ica de las ,ol3culas* no

e(istiendo un despla2a,iento real de estas.

P! "#*""&'#- 6a conveccin es la trans,isin decalor por ,ovi,iento real de las ,ol3culas de una

sustancia. Este fen,eno slo podr" producirse en

fluidos en los que por ,ovi,iento natural


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CO$#UCC"$


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CO$-ECC"$


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RA#"AC"$


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U$"#A#ES #E CAOR

C+,!+ ("+,)- /epresenta la cantidad de

calor que se de!e su,inistrar a 1 g de aguapara elevar su te,peratura en 1C.

K&,"+,!+ (."+,)- e le lla,a ta,!i3n grancalora* y es la cantidad de calor que se de!e

su,inistrar a 1 Jg de agua para elevar su

te,peratura en 1C. e verifica que 1 'cal 10%cal.

BTU (B!&/&0 T*!2+, U#&/)- Es lacantidad de calor que de!e,os su,inistrar a

1 l! de agua para elevar su te,peratura en

1+. e verifica que: 1 ?5 #8# cal

3%,* (3)-Es la unidad de ,edida del calor enel K.

1 L 0*# cal


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#E"$"C"O$ESCAOR"M!TR"CAS


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CAORES ESPEC+"COS

Sustancia Cal.)/0CAluminio 0,211

"ore 0,091

)ielo 0,501

)ierro, Acero 0,110

&atn 0,091

*adera 0,648

$ro 0,030

Plata 0,060

Sustancia Cal.)/0CPlomo 0,029

+idrio 0,202

Aceite 0,504

Agua 1,000

erosene 0,514

*ercurio 0,030

Aire 0,240

+apor de agua 0,528


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"A*-$/ DE 0A/E"A*-$/ DE 0A/EEs ,uy frecuente el uso del t3r,ino estado o estados de la ,ateria* y so!re todo en los niveles

iniciales de nuestra educacin. 4ues !ien* ha llegado el ,o,ento de hacer aqu una refle(in si,ple que

nos per,ita hacer un correcto uso de los t3r,inos estado y fase de aqu en adelante* para lo cual utili2ar3

el siguiente e&e,plo: >os !e!edores A y ? acuerdan feste&ar su encuentro to,ando cerve2a: A to, dos

y ? cinco !otellas. in duda los dos estar"n e!rios


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CALOR LATENTE (QL)


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CA4BIOS DE FASE DEL A5UA


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PUNTO TRIPLE

Cuando hace,os variar la

presin so!re una ,uestra

cualquiera pode,os hacer que

3sta ca,!ie su fase a diferentes

te,peraturas. Encontra,os unpunto en donde el agua coe(iste

!a&o la for,a de hielo* lquido y

vapor. A esto lla,are,os punto

triple


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TEORE4A FUNDA4ENTAL DE LA CALORI4ETRA

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