Temperatura y expansión
Capítulo 16
Física Sexta edición
Paul E. Tippens
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Temperatura y energía térmica
La medición de la temperatura
El termómetro de gas
La escala de temperatura absoluta
Dilatación lineal
Dilatación de área
Dilatación de volumen
La dilatación anómala del agua
Temperatura y energía térmica
La energía térmica representa la energía interna total de
un objeto: la suma de sus energías moleculares potencial
y cinética.
Cuando dos objetos con
diferentes temperaturas
se ponen en contacto, se
transfiere energía de uno
a otro.
Se dice que dos objetos
están en equilibrio térmico
si y sólo si tienen la misma
temperatura.
El calor se define como la transferencia de energía térmica
debida a una diferencia de temperatura.
La medición de la temperatura
Un termómetro es un dispositivo que, mediante una escala
graduada, indica su propia temperatura.
Los puntos fijos
superior e inferior
fueron necesarios
para establecer la
gradación de los
termómetros.
tC 
5
9
El punto fijo inferior (punto de
congelación) es la temperatura a la cual
el agua y el hielo coexisten en equilibrio
térmico bajo una presión de 1 atm.
El punto fijo superior (punto de
ebullición) es la temperatura a la
cual el agua y el vapor coexisten en
equilibrio bajo una presión de 1 atm.
 t F  32
tF 
9
5
tC
 32
El termómetro de gas
El termómetro
a volumen constante
El termómetro
a presión constante
Presión
La escala de temperatura absoluta
Cero absoluto
-273°C
0K
Temperatura
0°C
100°C
(punto de
(punto de
congelación) ebullición)
273 K
373 K
T K  t C  273
0Temperature
El cero absoluto en la
escala Rankine es -460° F
Dilatación lineal
L0
t0
DL
Dt
DL  L 0 Dt
t
L
Lin ear co efficien t o f ex p an sio n
 
DL
L 0Dt
Dilatación de área
D A  A 0 D t
donde:
DA = cambio en el área
 = coficiente de dilatación de área
A0 = área original
Dt = cambio en la temperatura
Dilatación de volumen
DV
V0
D V   V0 D t
donde:
DV= cambio en el volumen
 = coeficiente de dilatación de volumen
V0 = área original
Dt = cambio en la temperatura
V
La dilatación anómala del agua
La densidad del agua,
y por lo tanto su
volumen, se dilatan
con cambios en la
temperatura sobre
y debajo de 4ºC.
Conceptos clave
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Energía térmica
Temperatura
Equilibrio térmico
Termómetro
Punto de
congelación
Punto de ebullición
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•
Escala Celsius
Escala Fahrenheit
Cero absoluto
Escala Kelvin
Escala Rankine
Coeficiente de
dilatación lineal
Resumen de ecuaciones
tC 
5
9
 t F  32
T K  t C  273
tF 
9
5
tC
 32
T R  t F  460
L  L 0  L 0 Dt
A  A 0  A 0 D t
V  V0   V0 D t
DL  L 0 Dt
D A  A 0 D t
D V   V0 D t
  2
  3
 
DL
L 0Dt
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