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Sumario Temperatura y calor
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mikhailmielnik
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Temperatura y calorjueves, 19 de agosto de 2021 07:39
TEMPERATURA Y EQUILIBRIO TÉRMICO
Para medir la temperatura de un cuerpo, colocamos el termómetro en contacto con él.
Si queremos conocer la temperatura de una taza con café, introducimos el termómetro
en él; al interactuar los dos, el termómetro se calienta y el café se enfría un poco. Una
vez que el termómetro se estabiliza, leemos la temperatura. El sistema está en una
condición de equilibrio, en la cual la interacción entre el termómetro y el café ya no
causa un cambio en el sistema. Llamamos equilibrio térmico a dicho estado.
Un aislante ideal es un material que no permite la interacción entre dos sistemas,
evitando que alcancen el equilibrio térmico si no estaban en él.
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Si consideramos 3 sistemas A, B y C que inicialmente no están en equilibrio térmico, dentro de
una caja donde pueden interactuar entre sí, podemos observar dos casos hipotéticos:
Podemos deducir que; Si inicialmente C está en equilibrio térmico con A y con B, entonces A y
B también están en equilibrio térmico entre sí. Este resultado se llama ley cero de la
termodinámica.
Si en la figura a suponemos que C es un termómetro, este está en contacto con A y con B.
Cuando se encuentran en equilibrio térmico, la lectura se estabiliza, y el termómetro mide la
temperatura tanto de A como de B; por lo tanto, ambos tienen la misma temperatura. El
equilibrio térmico no se altera si se agregan o quitan aislantes, así que la lectura de C no
cambiaría si sólo estuviera en contacto con A o sólo con B. Concluimos que;
Dos sistemas están en equilibrio térmico si y sólo si tienen la misma temperatura.
Si difieren las temperaturas de dos sistemas, no pueden estar en equilibrio térmico.
TERMÓMETROS Y ESCALAS DE TEMPERATURA
Para que un termómetro sea útil, necesitamos marcar una escala en la pared del tubo. (Ej.
Termómetro).
Otro tipo de termómetro común, es una tira bimetálica. Al aumentar la temperatura de la tira
compuesta, un metal se expande más que el otro y la ira se dobla. Usualmente se moldea en
espiral, consta a cambios de temperatura.
Escala Fahrenheit
Para convertir de Fahrenheit a Celsius despejamos Tc
Escala Kelvin
Funcionamiento de un termómetro de gas:
El principio de un termómetro de gas muestra que la presión de un gas a volumen
constante aumenta con la temperatura. Colocamos el gas en un recipiente a
volumen constante y medimos su presión. Para calibrarlo lo medimos a 0°C y a
FISICA página 1
, Funcionamiento de un termómetro de gas:
El principio de un termómetro de gas muestra que la presión de un gas a volumen
constante aumenta con la temperatura. Colocamos el gas en un recipiente a
volumen constante y medimos su presión. Para calibrarlo lo medimos a 0°C y a
100°C y trazamos una recta entre ellos. Así, podemos leer de la gráfica la
temperatura correspondiente a cualquier otra presión. Si extrapolamos la línea,
veremos que hay una temperatura hipotética, -273,15°C, en la que la presión
absoluta del gas sería cero.
LA ESCALA KELVIN Y LA TEMPERATURA ABSOLUTA
Definimos el cociente de cualesquiera dos temperaturas T1 y T2 en la escala Kelvin, como el
cociente de las presiones correspondientes de termómetro de gas p1 y p2:
Por razones de precisión, el estado elegido es el punto triple del agua. Ésta es una combinación
única de temperatura y presión en la que pueden coexistir agua sólida, agua líquida y vapor de
agua. (T=273K)
EXPANSIÓN TÉRMICA
Expansión lineal
Si tenemos inicialmente una varilla con longitud a una temperatura inicial . Si la
temperatura cambia en , la longitud cambia en . Se observa que si no es muy grande
(menos de 100°C) es directamente proporcional a . Si dos varillas del mismo material
tienen el mismo cambio de temperatura, pero una es dos veces mas larga que la otra, su
cambio de longitud también será el doble. ( es proporcional a ).
La constante , que describe las propiedades de expansión térmica de un material dado, se
denomina coeficiente de expansión lineal. Sus unidades son
CUIDADO: Calentamiento de un objeto que tiene un agujero. Si un objeto sólido tiene un
agujero, al calentarse, el agujero también se expande. Pues todas las dimensiones lineales de
un objeto cambian del mismo modo al cambiar la temperatura.
EXPANSIÓN DE VOLUMEN
FISICA página 2
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