Tema I: Calor
1.Introducción. Estados de la materia
Calor y Temperatura
¿¿Calor = Temperatura ??
¿Qué representa la
temperatura de un
cuerpo?
¿Qué es la energía
térmica o calor de un
cuerpo?
Calor y temperatura.Diferencias
¿Cuál está más
caliente y cuál
más frío?
¿Cuál tiene una
mayor energía
térmica o calor?
Calor y temperatura
?
T1
T2
To
Q1
=
Q2
Calor y temperatura
>
T1
T2
To
Q1
=
Q2
Calor y temperatura
=
T1
T2
To
Q1
?
Q2
Calor y temperatura
=
T1
T2
To
Q1
<
Q2
2. Termómetros
Termopar
Termómetro
de mercurio
Termómetro
digital
Escalas termométricas
ºC = ºK - 273
ºK = ºC + 273
C 
5
 (  F  32 )
9
F 
9
 C  32
5
¿Cero absoluto de
temperaturas?
3. Dilatación
¿A qué se debe?
¿Se dilata más un
líquido o un gas?
¿Los sólidos
también se dilatan?
Dilatación lineal
¿Se dilata sólo en
una dirección?
 l  l  l0
 T  T f  T0
l  l o (1     T )
 l    lo   T
¿ΔT>0 siempre?
Coeficiente de dilatación lineal
¿Es lo mismo
variación absoluta que
variación relativa?
 
¿Qué representa λ?
l
lo   T
Unidades : 
 ( C )
1
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 1 ºC-1
To
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 1 ºC-1
T=To
4m
T=To+1
Δl=2m
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 2 ºC-1
To
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 2 ºC-1
To
6m
To + 1
Δl=4m
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 1/2 ºC-1
To
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 1/2 ºC-1
To
3m
To + 1
Δl=1m
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 1/10 ºC-1
To
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
lineal.Ejemplos
2m
λ = 1/10 ºC-1
To
2,2m
To + 1
Δl=0,2m
Ejemplo: un tubo de hierro para conducir vapor
tiene 60m de longitud a 0ºC. ¿ Cuánto aumentará
su longitud cuando se caliente a 100 ºC ?
 hierro  10  10
6
( C )
1
Ejemplo: un tubo de hierro para conducir vapor
tiene 60m de longitud a 0ºC. ¿ Cuánto aumentará
su longitud cuando se caliente a 100 ºC ?
 hierro  10  10
6
( C )
1
 10
5
(C )
1
 T  T final  Tinicial  100  0   100  C
 l    lo   T 
  l  10
5
 60  100  0 , 06 m  6 cm
Dilatación superficial
lo
bo
So
To
l
S
Tf
b
Dilatación superficial
lo
S o  l o  bo
bo
So
S  l b
To
l
S
Tf
b
Dilatación superficial
lo
bo
So
To
l
S
Tf
b
S o  l o  bo
l  l o (1     T )
S  l b
b  b o (1     T )
Dilatación superficial
lo
bo
So
S o  l o  bo
l  l o (1     T )
S  l b
b  b o (1     T )
To
S  l b 
 l o  (1    T )  b o  (1    T ) 
l
¿    ?
2
 l o b o (1    T ) 
2
 S o  (1  2   T  (   T ) ) 
2
S
Tf
b
 S o  (1  2   T )
Dilatación superficial
lo
bo
So
S o  l o  bo
l  l o (1     T )
S  l b
b  b o (1     T )
S  l b 
 l o  (1    T )  b o  (1    T ) 
l
 l o b o (1    T ) 
2
 S o  (1  2   T  (   T ) ) 
2
S
b
 S o  (1  2   T )
S  S o  (1    T )
  2
Coeficiente de dilatación superficial
β
¿Qué representa β?
 
S
So  T
Unidades : 
 ( C )
1
  2
Coeficiente de dilatación
superficial. Ejemplos
4m
2
β = 1 ºC-1
To
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
superficial. Ejemplos
4m
2
To
β = 1 ºC-1
8m
To + 1
2
S  4m
2
Coeficiente de dilatación
superficial. Ejemplos
4m
2
β = 1/4 ºC-1
To
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
superficial. Ejemplos
4m
2
To
β = 1/4 ºC-1
5m
To + 1
2
 S  1m
2
Coeficiente de dilatación
superficial. Ejemplos
4m
2
To
2
(C )
1
  0 , 2 (C )
1
 
10
To + 1
?
Coeficiente de dilatación
superficial. Ejemplos
4m
2
To
2
(C )
1
  0 , 2 (C )
1
 
10
4 ,8 m
To + 1
2
 S  0 ,8 m
2
Ejemplo:Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a
30ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que
encaje perfectamente en un agujero de 9,997cm de
diámetro.
 acero  11  10
So
To
6
( C )
1
S
T
Ejemplo:Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a
30ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que
encaje perfectamente en un agujero de 9,997cm de
diámetro.
 acero  11  10
6
( C )
1
d o  10 cm 
 ro 
d  9 ,997 cm 
 r 
d
2
So
To
S
T
do
2


10
 5 cm
2
9 ,997
2
 4 ,9985 cm
Ejemplo:Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a
30ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que
encaje perfectamente en un agujero de 9,997cm de
diámetro.
 acero  11  10
6
( C )
1
d o  10 cm 
 ro 
d  9 ,997 cm 
 r 
d
do
2

2
S
T
2
9 ,997
 5 cm
 4 ,9985 cm
2
S o    ro    5  78 . 54 cm
2
So
To

10
2
S    r    4 , 9985
2
2
2
 78 . 49 cm
2
Ejemplo:Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a
30ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que
encaje perfectamente en un agujero de 9,997cm de
diámetro.
 acero  11  10
6
( C )
1
d o  10 cm 
 ro 
d  9 ,997 cm 
 r 
d
do
2


2
9 ,997
2
S
T
2
2
 S  S  S o  78 . 49  78 . 54   0 , 05 cm
6
 22  10
 4 ,9985 cm
2
S    r    4 , 9985
  2   2  11  10
 5 cm
S o    ro    5  78 . 54 cm
2
So
To
10
6
 2 , 2  10
5
( C )
1
2
2
2
 78 . 49 cm
2
Ejemplo:Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a
30ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que
encaje perfectamente en un agujero de 9,997cm de
diámetro.
 acero  11  10
6
( C )
d o  10 cm 
 ro 
1
d  9 ,997 cm 
 r 
do

2
d

10
2
9 ,997
2
S
T
2
 S  S  S o  78 . 49  78 . 54   0 , 05 cm
6
 22  10
S    So  T 
  T 
2
2
S    r    4 , 9985
  2   2  11  10
 4 ,9985 cm
S o    ro    5  78 . 54 cm
2
So
To
 5 cm
6
 2 , 2  10
S
  So

5
( C )
2 , 2  10
 78 . 49 cm
2
1
 0 , 05
5
2
 78 , 54
 T  T  To 
 T  T o   T  30  28 , 94  1, 06  C
2
  28 , 94  C
2
Dilatación cúbica
T
To
V  V o  (1     T )
 V   Vo   T
  3
 
V
Vo  T
unidades : (  C )
1
Variación de la densidad con la
temperatura
¿densidad?
 
m
V
Variación de la densidad con la
temperatura
T 0
 
m
T  0
V
T 0
Variación de la densidad con la
temperatura
T 0 
    o
 
m
T  0 
    o
V
T 0 
    o
Variación de la densidad con la
temperatura
Vo
To
ρo
m
V
T
ρ
m
Variación de la densidad con la
temperatura
m
To
ρo
Vo
 
m
T
ρ
V
o 
m
V
m
Vo
Variación de la densidad con la
temperatura
 
m
V
m
To
ρo
Vo
m
T
ρ
V
o 
m
Vo

m
V o  (1     T )
Variación de la densidad con la
temperatura
 
m
V
m
To
ρo
Vo
m
T
ρ
V
 
?

m
V o  (1     T )
o
(1     T )
Variación de la densidad con la
temperatura
 
m
V
m
To
ρo
Vo
m
T
ρ
V
 
T 0 
    o
T  0 
    o
T 0 
    o

m
V o  (1     T )
o
(1     T )
Ejemplo: la densidad del mercurio a 0ºC es 13,6 g/cm3 y su
coeficiente de dilatación cúbica es γ=1,82·10-4(ºC)-1
Calcular la densidad del mercurio a 50 ºC
Ejemplo: la densidad del mercurio a 0ºC es 13,6 g/cm3 y su
coeficiente de dilatación cúbica es γ=1,82·10-4(ºC)-1
Calcular la densidad del mercurio a 50 ºC
 T  T  To  50  0  50 C
 

o
(1     T )
13 , 6
(1  0 , 0091 )


13 , 6
(1  1,82 ·10
13 , 6
1, 0091
4

·50 )
 13 , 48
g
cm
3
13 , 6
(1  9 ,1·10
3

)
4. Calorimetría.
Principios fundamentales.
¿Temperatura=Calor?
¿Conducción= Convección= Radiación?
4. Calorimetría.
Principios fundamentales.
3er Principio
1er Principio
2º Principio
5.Unidades de calor.
¿Julio= ergio= caloría?
5.Unidades de calor.
Caloría>Julio>Ergio
.
5.Unidades de calor.
1 J  1 N ·m

5
2
7
 1 J  1 N ·m  10 D ·10 cm  10 Ergios


1 Ergio  1 D ·cm 
1cal  4 . 18 Julios
1 Julio  10 Ergios
7
5.Unidades de calor.
430kcal
caloría
frigoría
5. Calor específico
¿Se calientan con la misma
facilidad ambas cucharas?
¿De qué factores depende?
5. Calor específico
¿Definición de calor específico c ?
Unidades :
cal
kcal
g C
kg  C
Calor específico
¿ c1  c 2 ?
1
2
Calor específico del agua
¿Cuál es el calor específico
del agua?
Calor específico del agua
c agua  1
cal
g · C
¡¡Dato de problema!!
5. Calor específico
c agua  1
cal
g · C


kcal
kg · C
???
5. Calor específico
c agua  1
cal
g · C
1
kcal
kg · C
5. Calor específico de otros materiales
6. Calor absorbido o cedido
M=100kg
Viga de hierro
¿Cuántas calorías necesitaremos
para subir 3 grados su temperatura?
6. Calor absorbido o cedido
c hierro  0 ,11
kcal
kg · C
m  100 kg
Q  0 ,11
kcal
kg · C
 100 kg  3  C  33 kcal
6. Calor absorbido o cedido
Masa m
Calor específico c
Q  m  c  T
6. Calor absorbido o cedido.
T=90°C
T=15°C
Tequilibrio
6. Calor absorbido o cedido.
T=90°C
T=15°C
Qcedido
Qabsorbido
Q cedido  Q absorbido
2º Principio
m  c  T  m  c  T
¿¿    ??
6. Calor absorbido o cedido.
T=90°C
T=15°C
 T  90  30 
 T  30  15  15  C
T=30°C
 60  C
6. Calor absorbido o cedido
Q  m  c  T
T  0
Ejemplo: a) Hallar la cantidad de calor necesaria
para elevar la temperatura de 100 g de cobre
desde 10°C a 100°C .
B) Suponiendo que a 100g de aluminio a 10°C se
le suministrase la cantidad de calor obtenida en a),
deducir qué cuerpo, el cobre o el aluminio, estará
más caliente.
c cobre  0 , 093
cal
g · C
c ALUMINIO  0 , 217
cal
g · C
7. Cambios de estado.
7. Curva de ebullición del agua
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