TEMPERATURA-CALORTERMODINAMICA
Lic. GIOVANNA MILAGROS HUAMÁN YANAYACO
TEMPERATURA
La temperatura mide el grado de agitación
molecular de los cuerpos. Es una propiedad
intensiva.
 El termómetro es un aparato que permite medir
la temperatura por medio de su propiedad
termométrica o variable macroscópica que es
sensible al estado térmico de la sustancia.
 Se tiene ESCALAS RELATIVAS y ESCALAS
ABSOLUTAS.

 ESCALAS RELATIVAS:
1.- Grados Celsius (℃): Para establecer una base de medida de la
temperatura Anders Celsius utilizó (en 1742) los puntos de fusión
y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua
que se encuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el
punto de fusión. Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en
equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de
ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe
entre éstos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados
centígrados °C. Sin embargo, en 1948 fueron renombrados
grados Celsius en su honor; así mismo se comenzó a utilizar la
letra mayúscula para denominarlos.
2.- Grados Fahrenheit (°F): Es una escala de temperatura
propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724. La escala
establece como las temperaturas de congelación y ebullición
del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método de
definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C).
 ESCALAS ABSOLUTAS:
1.- Grado Kelvin(K): Escala creada por William Thompson,
Lord Kelvin, en el año 1848, sobre la base del grado Celsius,
estableciendo el punto cero en el cero absoluto
(−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. Lord
Kelvin introdujo la escala de temperatura termodinámica, y
la unidad fue nombrada en su honor.
2.- Grado Rankine (R):El grado Rankine tiene su punto de
cero absoluto a −459.67 °F, y los intervalos de grado son
idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.
ECUACIÓN DE LA RELACIÓN DE LAS ESCALAS DE
TEMPERATURA:
°F = (9/5)°C + 32
℃ = 5/9 (°F -32)
K = ℃ +273
R = °F +460
DILATACIÓN TÉRMICA
 Efectos frecuentes en los materiales al presentarse cambios de
temperatura, son variaciones en sus dimensiones y cambios de
estado.
1.- Dilatación Lineal : El cambio de una dimensión lineal de un
sólido tal como el largo, el ancho, alto o una distancia entre dos
marcas se conoce como la expansión lineal.
2.- Dilatación Superficial: Consideremos ahora el área al elevar la
temperatura Δt , para esto tomamos una superficie como se muestra en
la figura, antes de la expansión su área es A = ab.
 3.- Dilatación Volumétrica: Usando el mismo argumento se
demuestra que el cambio de volumen de un sólido de
volumen V, al elevarse la temperatura Δt es
CALOR
 Su símbolo es Q.
 Se define como la energía cinética total de todos los átomos
o moléculas de una sustancia.
 Su concepto es el flujo de calor, que es la transferencia de
energía que se produce únicamente como consecuencia de la
diferencia de temperaturas.
 Su unidad es la caloría(cal) es la cantidad de calor necesaria
para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado
Celsius desde 14.5 °C a 15.5°C.
 En el sistema ingles es BTU ( 1lb de 63°F a 64°F.)
CAPACIDAD CALÓRICA Y CALOR
ESPECÍFICO
 La capacidad calórica (C), de cualquier sustancia se define
como la cantidad de calor, Q, que se requiere para elevar la
temperatura de una sustancia en un grado Celsius.
 La capacidad calórica de cualquier sustancia es proporcional
a su masa. Es conveniente definir la capacidad calórica por
unidad de masa, a la que se llama calor especifico (
)
 Unidades:
 Entonces, el calor queda expresado como:
 Si se le agrega calor: Q y ΔT son ambos positivos. La
temperatura aumenta.
 Si le quita calor a una sustancia: Q y ΔT son ambos
negativos. La temperatura disminuye.
EQUILIBRIO TÉRMICO
 Al poner en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el
de mayor temperatura cede parte de su energía al de menos
temperatura hasta que sus temperaturas se igualan. Se alcanza
así lo que llamamos "equilibrio térmico".
ΣQ = 0
Q1 = Q2 (calor ganado = calor perdido)
FASES DE LA MATERIA
 SÓLIDO: Manteniendo constante la presión, a baja temperatura
los cuerpos se presentan en forma sólida tal que los átomos se
encuentran entrelazados formando generalmente estructuras
cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar
fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados
generalmente rígidos, duros y resistentes.
El estado sólido presenta las siguientes características:
 Fuerza de cohesión (atracción).
 Vibración.
 Tiene forma propia.
 Los sólidos no se pueden comprimir.
 Resistentes a fragmentarse.
 Volumen definido.
 LÍQUIDO:







Incrementando la temperatura el sólido se va
"descomponiendo" hasta desaparecer la estructura cristalina
alcanzándose el estado líquido, cuya característica principal es la
capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene.
En este caso, aún existe una cierta ligazón entre los átomos del cuerpo,
aunque de mucha menor intensidad que en el caso de los sólidos.
El estado líquido presenta las siguientes características:
Fuerza de cohesión menor (regular)
Movimiento-energía cinética.
Sin forma definida.
Toma el volumen del envase que lo contiene.
En frío se comprime.
Posee fluidez.
Puede presentar fenómeno de difusión
 Gaseoso: Por último, incrementando aún más la temperatura se
alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se
encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de
ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con
mayor propiedad debería decirse que se distribuye o reparte por
todo el espacio disponible.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:
 Fuerza de cohesión casi nula.
 Sin forma definida.
 Sin volumen definido.
 Se puede comprimir fácilmente.
 Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los contiene.
 Los gases se mueven con libertad.
CAMBIOS DE ESTADO – CALOR LATENTE
Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta por causa
de un calor suministrado, se origina un aumento de la
energía cinética del movimiento de las moléculas.
 Se requiere una determinada cantidad de calor para
cambios de fase de una cantidad de sustancia dada. Esto
es, el calor es proporcional a la masa de la sustancia.
Q=mL
 Donde L es una constante característica de la sustancia y de
cambio de fase que se produce.

 Si el cambio es de sólido a líquido, será Lf (calor latente de
fusión) y si el cambio el de líquido a gas, será Lv (calor latente
de vaporización).
En el caso del agua a presión atmosférica la fusión se produce
a 0°C y Lf vale 79,7 cal/gr. Y la vaporización se produce a
100°C y Lv vale 539.2 cal/gr.
Qf = 80 m
Qv = 540 m
TRANSFERENCIAS DE CALOR
 CONDUCCIÓN:
Cuando hay transporte de energía entre elementos de
volumen adyacentes en virtud a la diferencia de temperatura
entre ellas, se conoce como conducción de calor.
 CONVECCION:
Es el proceso de transferencia de calor de un lugar a otro por
el movimiento de la masa calentada.
 RADIACION:
Es el proceso de transferencia de calor por medio de ondas
electromagnéticas durante el cual la masa del medio no
interviene puesto que no se refiere a la convección, ni a la
conducción, por ejemplo la transferencia de energía del sol
de la tierra.
DEFINICIÓN DE UN GAS IDEAL
 En lo siguiente asumiremos que estamos trabajando con un gas
ideal con las propiedades siguientes:
 Un gas está formado por partículas llamadas moléculas.
 Las moléculas se mueven irregularmente y obedecen las leyes de
Newton del movimiento.
 El número total de moléculas es grande.
 El volumen de las moléculas mismas es una fracción
inapreciablemente pequeña del volumen ocupado por el gas.
 Entre moléculas no obran fuerzas de consideración, salvo durante
los choques.
 Los choques son perfectamente elásticos y de duración
insignificante.
 El comportamiento de las masas encerradas de gases ideales
se determina por las relaciones entre p,V o p,T, oV,T cuando la
tercera cantidad T oV o p respectivamente, es mantenida
constante; estas relaciones fueron obtenidas experimental
por Boyle, Gay - Lussac y Charles respectivamente.
ECUACIÓN DE ESTADO DE UN GAS IDEAL
 El comportamiento de gases ideales se caracteriza en
términos de las propiedades termodinámicas p,V y T.
 La ecuación de los gases ideales puede obtenerse por la
combinación de las tres leyes de los gases.
 Sea el gas encerrado con condiciones iniciales p1,V1 y T1
(estado inicial), llevado al estado final p2,V2 y T2.
 La ecuación del gas ideal por lo tanto se escribe
normalmente como:
pV = nRT
Donde: n es el número de moles ( es el cociente de la
masa de gas M a su peso molecular M0)
R es la constante universal de los gases.
GAS IDEAL Y TRABAJO
Se determinara el trabajo desarrollado por un gas ideal,
cuando transita por los procesos termodinámicos
fundamentales:
iscórico, isobárico, isotérmico y
adiabático.
 Proceso Iscórico: En este proceso
y el trabajo
desarrollado es nulo.

Caso cuando no se puede vencer la resistencia y el
sistema no cambia su volumen.
 Proceso isobárico: La presión es constante.
Para un gas ideal:
 Proceso Isotérmico: Cuando se trata de un gas ideal,
; el integrando queda exclusivamente en función de V y la
integral correspondiente queda:
 Proceso Adiabático: Para este proceso la ecuación del gas
ideal es
; al despejar P, tenemos:
Entonces, el trabajo:
 K es igual tanto en
Además, sabemos que:
, entonces:
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CALOR Y TEMPERATURA FISICA II -agrícola 2012