trbajo fisica terminado

7/24/2019 Trbajo Fisica Terminado

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N!ICE

Introduccin''''''''''''''''..&

Termologa'''''''''''''''''"

Temperatura''''''''''''''''.#

Calor'''''''''''''''''''..&(

Escalas termomtricas y dilatacin''''''.."%

Cantidad de calor''''''''''''''""

Conclusin'''''''''''''''''")

!e*erencias consultadas'''''''''''"+


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"B#ETI$"S

,l el estudiante los siguientes temas- Termologa Temperatura Calor Escalas

termomtricas y dilatacin Cantidad de calor tendr/ la 0abilidad y pericia necesaria

para aplicar los conceptos b/sicos a problemas pr/cticos 1ue 1ue se presenten

en la $ida cotidiana.


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INT%"!&CCI'N

En este traba2o $eremos los conceptos o de*iniciones de los siguientes temas de

*sica ll- Termologa Temperatura Calor Escalas termomtricas y dilatacin Cantidad

de calor ya 1ue cada tema nos trae grandes aprendiza2es para la $ida diaria.

TE%(")"*+1


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3a termologa 4termo 5 calor logia 5 estudio6 es la parte de la *sica 1ue estudia elcalor y sus e*ectos sobre la materia. Ella es el resultado de una acumulacin de

descubrimientos 1ue el 0ombre 0a 0ec0o desde la antig7edad atingiendo su clma8

en el siglo 9I9 gracias a cient*icos como Joule Carnot :el$in y muc0os otros.

TE(,E%+T&%+ - C+)"%:

Temperatura- 3as partculas constituyentes de los cuerpos est/n en continuo

mo$imiento. Entendemos como temperatura la grandeza 1ue mide el estado de

agitacin de las partculas de un cuerpo caracterizando su estado trmico.

Calor- Es una *orma de energa en tr/nsito de un cuerpo de mayor temperatura para

otro de menor temperatura.

;e estableci como unidad de cantidad de calor la calora 4cal6.;e dice calora 4cal6 a

la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua de

&(#.;.- Dos cuerpos 1ue est/n en e1uilibrio trmico con un tercero est/n en e1uilibrio

trmico entre s.

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TE%('(ET%"S - ESC+)+S TE%("(T%IC+S:

Termmetro es un aparato 1ue permite medir la temperatura de los cuerpos.

Ana escala termomtrica corresponde a un con2unto de $alores numricos donde

cada uno de dic0os $alores se asocia a una temperatura.

>ara graduar a las escalas se eligi para puntos *i2os dos *enmenos 1ue se

reproducen siempre en las mismas condiciones- la *usin del 0ielo y la ebullicin del

agua ambos ba2o presin normal.

&er. >unto Fi2o- corresponde a la temperatura de *usin del 0ielo llamado punto del

0ielo.

"do. >unto Fi2o- corresponde a la temperatura de ebullicin del agua llamado punto

de $apor.

El inter$alo de %


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%E)+CI"NES ENT%E )+S ESC+)+S:

;uponiendo 1ue la grandeza termomtrica es la misma podemos relacionar las

temperaturas asignadas por las escalas de la siguiente manera-

E2emplo- Trans*ormar B#


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TE(,E%+T&%+

3a temperatura es una magnitud re*erida a las nociones comunes de calor medible

mediante un termmetro. En *sica se de*ine como una magnitud escalar relacionada

con la energa interna de un sistema termodin/mico de*inida por el principio cero de

la termodin/mica. M/s espec*icamente est/ relacionada directamente con la parte

de la energa interna conocida como energa cintica 1ue es la energa asociada

a los mo$imientos de las partculas del sistema sea en un sentido trasnacional

rotacional o en *orma de $ibraciones. , medida 1ue sea mayor la energa cintica de

un sistema se obser$a 1ue ste se encuentra m/s calienteG es decir 1ue su

temperatura es mayor.

En el caso de un slido los mo$imientos en cuestin resultan ser las $ibraciones de

las partculas en sus sitios dentro del slido. En el caso de un gas

ideal monoatmico se trata de los mo$imientos trasnacionales de sus partculas

4para los gases multiatmicos los mo$imientos rotacional y $ibraciones deben

tomarse en cuenta tambin6.

El desarrollo de tcnicas para la medicin de la temperatura 0a pasado por un largo

proceso 0istrico ya 1ue es necesario darle un $alor numrico a una idea intuiti$a

como es lo *ro o lo caliente.

Multitud de propiedades *isico1umicas de los materiales o las sustancias $aran en

*uncin de la temperatura a la 1ue se encuentren como por e2emplo

su estado 4slido l1uido gaseoso plasma6 su $olumen la solubilidad la presin de

$apor su color o la conducti$idad elctrica. ,s mismo es uno de los *actores 1ue

in*luyen en la $elocidad a la 1ue tienen lugar las reacciones 1umicas.

3a temperatura se mide con termmetros los cuales pueden ser calibrados de

acuerdo a una multitud de escalas 1ue dan lugar a unidades de medicin de la

temperatura. En el ;istema Internacional de Anidades la unidad de temperatura es

el @el$in 4:6 y la escala correspondiente es la escala :el$in o escala absoluta 1ue

asocia el $alor cero @el$in 4% :6 al cero absoluto y se grad?a con un tamaHo de


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grado igual al del grado Celsius. ;in embargo *uera del /mbito cient*ico el uso de

otras escalas de temperatura es com?n. 3a escala m/s e8tendida es la

escala Celsius llamada centgradaG y en muc0a menor medida y pr/cticamente

solo en los Estados Anidos la escala Fa0ren0eit. Tambin se usa a $eces la

escala !an@ine 4!.6 1ue establece su punto de re*erencia en el mismo punto de la

escala :el$in el cero absoluto pero con un tamaHo de grado igual al de la

Fa0ren0eit y es usada ?nicamente en Estados Anidos y solo en algunos campos de

la ingeniera. ;in embargo debera utilizarse el Julio puesto 1ue la temperatura no es

m/s 1ue una medida de la energa cintica media de un sistema de esta manera

podramos prescindir de la constante de oltzmann.

ociones generales

3a temperatura es una propiedad *sica 1ue se re*iere a las nociones comunes de

calor o ausencia de calor sin embargo su signi*icado *ormal en termodin/mica es

m/s comple2o. Termodin/micamente se 0abla de la $elocidad promedio o la energa

cintica 4mo$imiento6 de las partculas de las molculas siendo de esta manera a

temperaturas altas la $elocidad de las partculas es alta en el cero absoluto 4% :6 las

partculas no tienen mo$imiento. , menudo el calor o el *ro percibido por las

personas tiene m/s 1ue $er con la sensacin trmica 4$er m/s aba2o6 1ue con la

temperatura real. Fundamentalmente la temperatura es una propiedad 1ue poseen

los sistemas *sicos a ni$el macroscpico la cual tiene una causa a ni$el

microscpico 1ue es la energa promedio por la partcula. K actualmente al contrario

de otras cantidades termodin/micas como el calor o la entropa cuyas de*iniciones

microscpicas son $/lidas muy le2os del e1uilibrio trmico la temperatura solo puede

ser medida en el e1uilibrio precisamente por1ue se de*ine como un promedio.

3a temperatura est/ ntimamente relacionada con la energa interna y con

la entalpa de un sistema- a mayor temperatura mayor ser/n la energa interna y la

entalpa del sistema.

3a temperatura es una propiedad intensi$a es decir 1ue no depende del tamaHo del

sistema sino 1ue es una propiedad 1ue le es in0erente y no depende ni de la

cantidad de sustancia ni del material del 1ue este compuesto.

5

6


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)E- CE%" !E )+ TE%("!IN(IC+

An termmetro debe alcanzar el e1uilibrio trmico antes de 1ue su medicin sea

correcta.

,ntes de dar una de*inicin *ormal de temperatura es necesario entender el

concepto dese1uilibrio trmico. ;i dos partes de un sistema entran en contacto

trmico es probable 1ue ocurran cambios en las propiedades de ambas. Estos

cambios se deben a la trans*erencia de calor entre las partes. >ara 1ue un sistemaest en e1uilibrio trmico debe llegar al punto en 1ue ya no 0ay intercambio neto de

calor entre sus partes adem/s ninguna de las propiedades 1ue dependen de la

temperatura debe $ariar.

Ana de*inicin de temperatura se puede obtener de la 3ey cero de la termodin/mica

1ue establece 1ue si dos sistemas , y est/n en e1uilibrio trmico con un tercer

sistema C entonces los sistemas , y estar/n en e1uilibrio trmico entre s. &Este

es un 0ec0o emprico m/s 1ue un resultado terico. Ka 1ue tanto los sistemas , yC est/n todos en e1uilibrio trmico es razonable decir 1ue comparten un $alor

com?n de alguna propiedad *sica. 3lamamos a esta propiedad temperatura.

;in embargo para 1ue esta de*inicin sea ?til es necesario desarrollar un

instrumento capaz de dar un signi*icado cuantitati$o a la nocin cualitati$a de sa
https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-1


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propiedad 1ue presuponemos comparten los sistemas , y . , lo largo de la 0istoria

se 0an 0ec0o numerosos intentos sin embargo en la actualidad predominan el

sistema in$entado por ,nders Celsius en &)(" y el in$entado por Lilliam

T0omson 4m/s conocido como lord :el$in6 en &+(+.

;egunda ley de la termodin/mica

Tambin es posible de*inir la temperatura en trminos de la segunda ley de la

termodin/mica la cual dice 1ue la entropa de todos los sistemas o bien permanece

igual o bien aumenta con el tiempo esto se aplica al Ani$erso entero como sistema

termodin/mico."3a entropa es una medida del desorden 1ue 0ay en un sistema.

Este concepto puede ser entendido en trminos estadsticos considere una serie de

tiros de monedas. An sistema per*ectamente ordenado para la serie sera a1uel en

1ue solo cae cara o solo cae cruz. ;in embargo e8isten m?ltiples combinaciones por

las cuales el resultado es un desorden en el sistema es decir 1ue 0aya una *raccin

de caras y otra de cruces. An sistema desordenado podra ser a1uel en el 1ue 0ay

% N de caras y &% N de cruces o =% N de caras y (% N de cruces. ;in embargo es

claro 1ue a medida 1ue se 0acen m/s tiros el n?mero de combinaciones posibles

por las cuales el sistema se desordena es mayorG en otras palabras el sistema

e$oluciona naturalmente 0acia un estado de desorden m/8imo es decir #% N caras#% N cruces de tal manera 1ue cual1uier $ariacin *uera de ese estado es altamente

improbable.

>ara dar la de*inicin de temperatura con base en la segunda ley 0abr/ 1ue

introducir el concepto de m/1uina trmica la cual es cual1uier dispositi$o capaz de

trans*ormar calor en traba2o mec/nico. En particular interesa conocer el

planteamiento terico de la m/1uina de Carnot 1ue es una m/1uina trmica de

Construccin terica 1ue establece los lmites tericos para la e*iciencia de cual1uier

m/1uina trmica real.

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8
https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-2https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-2


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,1u se muestra el ciclo de la m/1uina trmica descrita por Carnot el calor entra al

sistema a tra$s de una temperatura inicial 4a1u se muestra como6 y *luye a tra$s

del mismo obligando al sistema a e2ercer un traba2o sobre sus alrededores y luego

pasa al medio *ro el cual tiene una temperatura *inal 4TC6.

En una m/1uina trmica cual1uiera el traba2o 1ue esta realiza corresponde a la

di*erencia entre el calor 1ue se le suministra y el calor 1ue sale de ella. >or lo tanto

la e*iciencia es el traba2o 1ue realiza la m/1uina di$idido entre el calor 1ue se le

suministra-

4&6

Donde Wcies el traba2o 0ec0o por la m/1uina en cada ciclo. ;e $e 1ue la e*iciencia

depende solo de Qiy deQf. Ka 1ue Qiy Qfcorresponden al calor trans*erido a las

temperaturas Tiy Tf es razonable asumir 1ue ambas son *unciones de la

temperatura-

4"6

;in embargo es posible utilizar a con$eniencia una escala de temperatura tal 1ue

4B6

;ustituyendo la ecuacin 4B6 en la 4&6 relaciona la e*iciencia de la m/1uina con la

temperatura-

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4(6

Oay 1ue notar 1ue para Tf5 % : la e*iciencia se 0ace del &%% N temperaturas

in*eriores producen una e*iciencia a?n mayor 1ue &%% N. Ka 1ue la primera ley de latermodin/mica pro0be 1ue la e*iciencia sea mayor 1ue el &%% N esto implica 1ue la

mnima temperatura 1ue se puede obtener en un sistema microscpico es de % :.

!eordenando la ecuacin 4(6 se obtiene-

4#6

,1u el signo negati$o indica la salida de calor del sistema. Esta relacin sugiere la

e8istencia de una *uncin de estado S de*inida por-

4=6

Donde el subndice indica un proceso re$ersible. El cambio de esta *uncin de estado

en cual1uier ciclo es cero tal como es necesario para cual1uier *uncin de estado.

Esta *uncin corresponde a la entropa del sistema 1ue *ue descrita anteriormente.

!eordenando la ecuacin siguiente para obtener una de*inicin de temperatura entrminos de la entropa y el calor-

4)6

>ara un sistema en 1ue la entropa sea una *uncin de su energa interna E su

temperatura est/ dada por-

4+6

Esto es el recproco de la temperatura del sistema es la razn de cambio de su

entropa con respecto a su energa.

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&NI!+!ES !E TE(,E%+T&%+

3as escalas de medicin de la temperatura se di$iden *undamentalmente en dos

tipos las relati$as y las absolutas. 3os $alores 1ue puede adoptar la temperatura en

cual1uier escala de medicin no tienen un ni$el m/8imo sino un ni$el mnimo-

el cero absoluto. Mientras 1ue las escalas absolutas se basan en el cero absoluto

las relati$as tienen otras *ormas de de*inirse.

%E)+TI$+S

rado Celsius4PC6. >ara establecer una base de medida de la temperatura,nders

Celsiusutiliz 4en &)("6 los puntos de *usin y ebullicin del agua. ;e considera 1ue

una mezcla de 0ielo y agua 1ue se encuentra en e1uilibrio con aire saturado a & atm

est/ en el punto de *usin. Ana mezcla de agua y $apor de agua 4sin aire6 en

e1uilibrio a & atm de presin se considera 1ue est/ en el punto de ebullicin. Celsius

di$idi el inter$alo de temperatura 1ue e8iste entre stos dos puntos en &%% partes

iguales a las 1ue llam grados centgrados PC. ;in embargo en &(+ *ueron

renombrados grados Celsius en su 0onorG as mismo se comenz a utilizar la letra

may?scula para denominarlos.

En ( la escala Celsius *ue rede*inida en la Dcima Con*erencia de >esos y

Medidas en trminos de un slo punto *i2o y de la temperatura absoluta del cero

absoluto. El punto escogido *ue el punto triple del agua 1ue es el estado en el 1ue las

tres *ases del agua coe8isten en e1uilibrio al cual se le asign un $alor de %%& PC.

3a magnitud del nue$o grado Celsius se de*ine a partir del cero absoluto como la

*raccin &Q")B&= del inter$alo de temperatura entre el punto triple del agua y el cero

absoluto. Como en la nue$a escala los puntos de *usin y ebullicin del agua son

%%% PC y &%%%% PC respecti$amente resulta idntica a la escala de la de*inicin

anterior con la $enta2a de tener una de*inicin termodin/mica.

rado Fa0ren0eit 4PF6. Toma di$isiones entre el punto de congelacin de una

disolucin de cloruro amnico 4a la 1ue le asigna $alor cero6 y la temperatura normal
https://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Anders_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Anders_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Anders_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Anders_Celsius


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corporal 0umana 4a la 1ue le asigna $alor &%%6. Es una unidad tpicamente usada en

los Estados AnidosG errneamente se asocia tambin a otros pases anglosa2ones

como el !eino Anido o Irlanda 1ue usan la escala Celsius.

rado !aumur 4P! P!e P!6. Asado para procesos industriales espec*icos comoel del almbar.

rado !Rmer o !oemer. En desuso.

rado eSton 4P6. En desuso.

rado 3eiden. Asado para calibrar indirectamente ba2as temperaturas. En desuso.

rado Delisle 4PD6 En desuso.

+BS")&T+S

3as escalas 1ue asignan los $alores de la temperatura en dos puntos di*erentes se

conocen como escalas a dos puntos. ;in embargo en el estudio de la termodin/mica

es necesario tener una escala de medicin 1ue no dependa de las propiedades de

las sustancias. 3as escalas de ste tipo se conocen como escalas

absolutas o escalas de temperatura termodin/micas.

Con base en el es1uema de notacin introducido en &=) en la Con*erencia eneral

de >esos y Medidas 4C>M6 el smbolo de grado se elimin en *orma o*icial de la

unidad de temperatura absoluta.

11

12


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SISTE(+ INTE%N+CI"N+) !E &NI!+!ES

:el$in 4:6 El @el$in es la unidad de medida del ;I. 3a escala @el$in absoluta parte del

cero absoluto y de*ine la magnitud de sus unidades de tal *orma 1ue el punto triple

del agua es e8actamente a ")B&= :.B

,claraciones- o se le antepone la palabra grado ni el smbolo


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rado

Celsius

C 5 4 F

B"6

C 5

4!a

(&=)

6

C 5

!e

C 5

4!o

)#6

C 5

C 5&%%

De

rado

Fa0ren

0eit

(#=)

F 5 C

B"

F 5

!e

B"

F 5

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)#6

B"

F 5

B"

F 5

&"&

De

!an@in

e

!a 5 4C

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!e

(&=)

!a 5

4!o

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(&

=)

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5

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&)&

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rado

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!e 5 4F

B"6

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(&=)

6

!e 5

4!o

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5

!e 5

+%

De

rado

!Rmer

!o 54:

")B

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!o 5

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B"6 )

#

!o 5!a

(&=)

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5

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=%

De

14


18/35

rado

eSto

n

5 4:

")B 5 C

5 4 F

B"6

5

4!a

(&=)

6

5

!e

5

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)#6

5

BB

De

rado

Delisle

De 5

4B)B

:6

De 5

4&%%

C6

De 5 4&"&

F6

De 5

4#+%=

)

!a6

De 5

4+%

!e6

De 5

4=%

!o6

De

5

4BB

6

C+)"%

El calor se de*ine como la trans*erencia de energa trmica1ue se da entre

di*erentes cuerposo di*erentes zonas de un mismo cuerpo 1ue se encuentran a

15
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Objeto_f%C3%ADsicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Objeto_f%C3%ADsico


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distintas temperaturassin embargo en termodin/mica generalmente el trmino calor

signi*ica trans*erencia de energa. Este *lu2o de energa siempre ocurre desde el

cuerpo de mayor temperatura 0acia el cuerpo de menor temperatura ocurriendo la

trans*erencia 0asta 1ue ambos cuerpos se encuentren en e1uilibrio trmico4e2emplo-

una bebida *ra de2ada en una 0abitacin se entibia6.

3a energa calrica o trmica puede ser trans*erida por di*erentes mecanismos de

trans*erencia estos son la radiacin la conducciny la con$eccin aun1ue en la

mayora de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor

grado. Cabe resaltar 1ue los cuerpos no tienen calor sino energa trmica. 3a

energa e8iste en $arias *ormas. En este caso nos en*ocamos en el calor 1ue es el

proceso mediante el cual la energa se puede trans*erir de un sistema a otro como

resultado de la di*erencia de temperatura.

C+)"% ES,ECFIC"

El calor espec*icoes la energa necesaria para ele$ar & PCla temperaturade un

gramo de materia. El concepto de capacidad calor*icaes an/logo al anterior pero

para una masade un molde sustancia 4en este caso es necesario conocer

la estructura 1umicade la misma6.

El calor espec*ico es un par/metro 1ue depende del material y relaciona el calor 1ue

se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de

temperatura-

Donde-

es el calor aportado al sistema.

14
https://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Convecci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADficohttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Molhttps://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Convecci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADficohttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Molhttps://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_qu%C3%ADmica


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es la masa del sistema.

es el calor espec*ico del sistema.

y son las temperaturas inicial y *inal del sistema respecti$amente.

es el di*erencialde temperatura.

3as unidades m/s 0abituales de calor espec*ico son J Q 4@g U :6 y cal Q 4g U PC6.

El calor espec*ico de un material depende de su temperaturaG no obstante en

muc0os procesos termodin/micos su $ariacin es tan pe1ueHa 1ue puede

considerarse 1ue el calor espec*ico es constante. ,simismo tambin se di*erencia

del proceso 1ue se lle$e a cabo distinguindose especialmente el Vcalor espec*ico a

presin constanteV 4en un proceso isob/rico6 y Vcalor espec*ico a $olumen constante

4en un proceso isocrico6.

De esta *orma y recordando la de*inicin de calora se tiene 1ue el calor espec*ico

del agua es apro8imadamente-

C+)"% ES,ECFIC" (")+%

El calor espec*ico de una sustancia est/ relacionado su constitucin molecular

interna y a menudo da in*ormacin $aliosa de los detalles de su ordenacin

molecular y de las *uerzas intermoleculares. , altas temperaturas la mayora de

slidos tienen capacidades calor*icas molares del orden de 4$er 3ey de

Dulong>etit siendo la constante uni$ersal de los gases ideales6 mientras 1ue la

de los gases monoatmicos tiende a y di*iere de la de gases diatmicos

. En este sentido con *recuencia es muy ?til 0ablar de calor espec*ico
https://es.wikipedia.org/wiki/Diferencial_de_una_funci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Dulong-Petithttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Dulong-Petithttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Diferencial_de_una_funci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Dulong-Petithttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Dulong-Petithttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_ideales


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molar denotado por cm y de*inido como la cantidad de energa necesaria para ele$ar

la temperatura de un mol de una sustancia en & grado es decir est/ de*inida por-

Donde nindica la cantidad de moles en la sustancia presente. Esta capacidad

usualmente es *uncin de la temperatura .

Capacidad calor5ica

3a capacidad calor*icade una sustancia es una magnitud 1ue indica la mayor o

menor di*icultad 1ue presenta dic0a sustancia para e8perimentar cambios de

temperatura ba2o el suministro de calor. ;e denota por se acostumbra a medir

en JQ: y se de*ine como-

Dado 1ue-

De igual *orma se puede de*inir la capacidad calrica molar como-

Cambios de *ase

En la naturaleza e8isten tres estados usuales de la materia- slido l1uidoy gaseoso.

,l aplicarle calor a una sustancia sta puede cambiar de un estado a otro. , estos

procesos se les conoce como cambios de *ase.

3os posibles cambios de *ase son-

15

16
https://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Gaseosohttps://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Gaseoso


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De estado slido a l1uido llamado *usin

De estado l1uido a slido llamado solidi*icacin

De estado l1uido a gaseoso llamado e$aporacino $aporizacin

De estado gaseoso a l1uido llamado condensacin

De estado slido a gaseoso llamado sublimacin progresi$a

De estado gaseoso a slido llamado sublimacin regresi$ao deposicin

De estado gaseoso a plasma llamadoionizacin.

De estado plasmaa gaseoso llamado Deionizacin

C+)"% )+TENTE

An cuerpo slido puede estar en e1uilibrio trmico con un l1uidoo un gasa

cual1uier temperatura o 1ue un l1uido y un gas pueden estar en e1uilibrio trmico

entre s en una amplia gama de temperaturas ya 1ue se trata

desustanciasdi*erentes. >ero lo 1ue es menos e$idente es 1ue dos *ases o estados

de agregacin distintas de una misma sustancia puedan estar en e1uilibrio trmico

entre s en circunstancias apropiadas.

An sistema 1ue consiste en *ormas slida y l1uida de determinada sustancia a una

presin constante dada puede estar en e1uilibrio trmico pero ?nicamente a una

temperatura llamada punto de *usinsimbolizado a $eces como . , esta

temperatura se necesita cierta cantidad de calor para poder *undircierta cantidad del

material slido pero sin 1ue 0aya un cambio signi*icati$o en su temperatura.

, esta cantidad de energase le llama calor de *usin calor latentede *usin

o entalpade *usin y $ara seg?n las di*erentes sustancias. ;e denota por .17
https://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_(cambio_de_estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(proceso_f%C3%ADsico)https://es.wikipedia.org/wiki/Condensaci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Sublimaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sublimaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)https://es.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sustanciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_(cambio_de_estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_(cambio_de_estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttps://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_(cambio_de_estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(proceso_f%C3%ADsico)https://es.wikipedia.org/wiki/Condensaci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Sublimaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sublimaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)https://es.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sustanciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_(cambio_de_estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttps://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa


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El calor de *usin representa la energa necesaria para des0acer la *ase slida 1ue

est/ estrec0amente unida y con$ertirla en l1uido. >ara con$ertir l1uido en slido se

necesita la misma cantidad de energa por ello el calor de *usin representa la

energa necesaria para cambiar del estado slido a l1uido y tambin para pasar del

estado l1uido a slido.

El calor de *usin se mide en cal Q g.

De manera similar un l1uido y un $aporde una misma sustancia pueden estar en

e1uilibrio trmico a una temperatura llamada punto de ebullicinsimbolizado por . El

calor necesario para e$aporar una sustancia en estado l1uido 4o condensar una

sustancia en estado de $apor6 se llama calor de ebullicin o calor latente de

ebullicin o entalpa de ebullicin y se mide en las mismas unidades 1ue el calor

latente de *usin. ;e denota por .

En la siguiente tabla se muestran algunos $alores de los puntos de *usin y

ebullicin y entalpas de algunas sustancias-

sustancias WPCX WcalQgX WPCX WcalQgX

O"Y %%% ))& &%%%% #B=%

Y" "&%% BB% &+"% #%%

Og B%% "+" B#)%% =#%%

Cu &%+B%% ("%%"#==%

T%+NS(ISI'N !E C+)"%

18
https://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento)https://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento)https://es.wikipedia.org/wiki/Cobre


24/35

El calor puede ser transmitido de tres *ormas distintas- por conduccin por

con$eccin o por radiacin.

Conduccin trmica- es el proceso 1ue se produce por contacto trmico entre

dos o m/s cuerpos debido al contacto directo entre las partculas indi$iduales de

los cuerpos 1ue est/n a di*erentes temperaturas lo 1ue produce 1ue las

partculas lleguen al e1uilibrio trmico. E2.- cuc0ara met/lica en la taza de t.

Con$eccin trmica- slo se produce en *luidos 4l1uidos o gases6 ya 1ue

implica mo$imiento de $ol?menes de *luido de regiones 1ue est/n a una

temperatura a regiones 1ue est/n a otra temperatura. El transporte de calor est/

inseparablemente ligado al mo$imiento del propio medio. E2.- los cale*actores

dentro de la casa.

!adiacin trmica- es el proceso por el cual se transmite a tra$s de ondas

electromagnticas. Implica doble trans*ormacin de la energa para llegar al

cuerpo al 1ue se $a a propagar- primero de energa trmica a radiante y luego

$ice$ersa. E2.- 3a energa solar.

3a conduccin pura se presenta slo en materiales slidos. 3a con$eccin siempre

est/ acompaHada de la conduccin debido al contacto directo entre partculas de

distinta temperatura en un l1uido o gas en mo$imiento. En el caso de la conduccin

la temperatura de calentamiento depende del tipo de material de la seccin del

cuerpo y del largo del cuerpo. Esto e8plica por 1u algunos cuerpos se calientan m/s

r/pido 1ue otros a pesar de tener e8actamente la misma *orma y 1ue se les

entregue la misma cantidad de calor.

19


25/35

ESC+)+S TE%("(T%IC+S - !I)+T+CI'N

3a temperatura es un concepto 1ue in$olucra $alores positi$os y negati$os la

asociamos al concepto V*iebreV cuando estamos en*ermos pero la $erdad 1ue muc0o

m/s amplio. Est/ presente en nuestra $ida cotidiana y no nos damos cuenta. Asted

puede enumerar */cilmente tres situaciones donde se est presente la temperatura.

>ara medir la temperatura e8iste un instrumento llamado termmetro. Este

instrumento est/ *ormado por un capilar muy *ino en el interior de un tubo de $idrio

ambos e8tremos est/n cerrados y en uno de ellos se estrec0a y el capilar tiene un

bulbo con mercurio el cual se dilata al m/s mnimo cambio de temperatura.

E8isten tres escalas termomtricas conocidas y estas son-

ESC+)+ CE)SI&S " CENT*%+!+:

Es la m/s usada toma como re*erencia el punto de *usin del agua para indicar la

temperatura mnima es decir %


26/35

indicar la temperatura m/s alta o sea &%%


27/35

C+NTI!+! !E C+)"%

Cuando una sustancia se est/ *undiendo o e$apor/ndose est/ absorbiendo cierta

cantidad de calorllamada calor latente de *usin o calor latente de e$aporacin

seg?n el caso. El calor latente cual1uiera 1ue sea se mantiene oculto pero e8isteaun1ue no se mani*ieste un incremento en la temperatura ya 1ue mientras dure la

*undicin o la e$aporacin de la sustancia no se registrar/ $ariacin de la misma.

>ara entender estos conceptos se debe conocer muy bien la di*erencia entre calor.

En tanto el calor sensible es a1uel 1ue suministrado a una sustancia ele$a su

temperatura.

3a e8periencia 0a demostrado 1ue la cantidad de calor tomada 4o cedida6 por un

cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento 4o disminucin6 de

temperatura 1ue e8perimenta.

3a e8presin matem/tica de esta relacin es la ecuacin calorimtrica-

En palabras m/s simples la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se

calcula mediante esta *rmula en la cual m es la masa Ce es el calor

espec*ico Ti es la temperatura inicial y T* la temperatura *inal. >or lo tanto T* Z Ti 5

[T 4$ariacin de temperatura6.

ota- 3a temperatura inicial 4Ti6 se anota tambin como T%o como t%.

;i Ti \ T* el cuerpo cede calor ] ^ %

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http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calorenergiatermica.htmhttp://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calorenergiatermica.htm


28/35

;i Ti ^ T* el cuerpo recibe calor ] \ %

;e de*ine calor espec*ico 4Ce6 como la cantidad de calor 1ue 0ay 1ue proporcionar a

un gramo de sustancia para 1ue ele$e su temperatura en un grado centgrado. En el

caso particular del agua Ce $ale & calQg< C o (&+= J.

4_er Tabla de calor espec*ico para algunas sustancias6

El calor espec*ico puede deducirse de la ecuacin anterior. ;i se despe2a Cede ella

resulta-

.7.7.7. C+)"% )+TENTE !E F&SI'N

>ara 1ue un slido pase al estado l1uido debe absorber la energa necesaria a *in de

destruir las uniones entre sus molculas. >or lo tanto mientras dura la *usin no

aumenta la temperatura. >or e2emplo para *undir el 0ielo o congelar el agua sin

cambio en la temperatura se re1uiere un intercambio de +% caloras por gramo o +%

@ilocaloras por @ilogramo.

El calor re1uerido para este cambio en el estado *sico del agua sin 1ue e8ista

$ariacin en la temperatura recibe el nombre de calor latente de *usin o

simplemente calor de *usin del agua.

Esto signi*ica 1ue si sacamos de un congelador cuya temperatura es de Z=P C un

pedazo de 0ielo de masa igual a &%% gramos y lo ponemos a la intemperie el calor

22


29/35

e8istente en el ambiente ele$ar/ la temperatura del 0ielo y al llegar a %P C y seguir

recibiendo calor se comenzar/ a *undir.

, partir de ese momento todo el calor recibido ser$ir/ para 1ue la masa de 0ielo se

trans*orme en agua l1uida. Como re1uiere de +% caloras por cada gramo 4$er

cuadro6 necesitar/ recibir +.%%% caloras del ambiente para *undirse completamente.

Cuando esto suceda el agua se encontrar/ a?n a %P C y su temperatura se

incrementar/ slo si se contin?a recibiendo calor 0asta igualar su temperatura con el

ambiente.

C+)"% !E F&SI'N !E C+!+ S&ST+NCI+

El calor de *usin es una propiedad caracterstica de cada sustancia pues seg?n el

material de 1ue est 0ec0o el slido re1uerir/ cierta cantidad de calor para *undirse.

>or de*inicin- el calor latente de *usin de una sustancia es la cantidad de calor 1ue

re1uiera sta para cambiar & gramo de slido a & gramo de l1uido sin $ariar su

temperatura.

3os c/lculos pertinentes se realizan utilizando las *rmulas-

Donde 855 calor latente de *usin en calQgramo.

95 calor suministrado en caloras.

m5 masa de la sustancia en gramos.

23


30/35

En el cuadro siguiente se dan algunos $alores del calor latente de *usin para

di*erentes sustancias.

Sustancia 85 en calgr7

,gua +%

Oierro =

Cobre ("

>lata "&

>latino ")

Yro &=

Mercurio "+

>lomo #

C+)"% )+TENTE !E S")I!IFIC+CI'N

Como lo contrario de la *usin es la solidi*icacin o congelacin la cantidad de calor

re1uerida por una sustancia para *undirse es la misma 1ue cede cuando se

solidi*ica.

>or lo tanto con respecto a una sustancia el calor latente de *usin es igual al calor

latente de solidi*icacin o congelacin.

C+)"% )+TENTE !E $+,"%I;+CI'N

, una presin determinada todo l1uido calentado 0ier$e a una temperatura *i2a 1ue

constituye su punto de ebullicin. Este se mantiene constante independientemente

24


31/35

del calor suministrado al l1uido pues si se le aplica mayor cantidad de calor 0abr/

mayor desprendimiento de burbu2as sin cambio en la temperatura del mismo.

Cuando se produce la ebullicin se *orman abundantes burbu2as en el seno del

l1uido las cuales suben a la super*icie desprendiendo $apor.

;i se contin?a calentando un l1uido en ebullicin la temperatura ya no sube esto

pro$oca la disminucin de la cantidad del l1uido y aumenta la de $apor.

,l medir la temperatura del l1uido en ebullicin y la del $apor se obser$a 1ue ambos

estados tienen la misma temperaturaG es decirG coe8isten en e1uilibrio

termodin/mico.

, presin normal 4& atm 5 )=% mm de Og6 el agua embulle 40ier$e6 y el $apor se

condensa a &%%P C a esta temperatura se le da el nombre de punto de ebullicin del

agua. ;i se desea 1ue el agua pase de l1uido a $apor o $ice$ersa sin $ariar su

temperatura necesita un intercambio de #(% caloras por cada gramo.

Este calor necesario para cambiar de estado sin $ariar de temperatura se llama calor

latente de $aporizacin del agua o simplemente calor de $aporizacin.

+*&+ EN EB&))ICI'N

;iguiendo con el e2ercicio el calor 1ue re1uiere el agua a *in de ele$ar su

temperatura de %P C 0asta el punto de ebullicin de &%%P C se calcula con la

ecuacin

] 5 m Ce[T

]B5 &%% g 8 & calQgPC 8 &%% P C 5 &%.%%% caloras.

25


32/35

,0ora para calcular el calor necesario para $aporizar el agua a &%%P C se utiliza la

ecuacin- ] 5 m`$

](5 &%% gr 8 #(% calQg 5 #(.%%% cal.

$+,"% !E +*&+

El $apor de agua obtenido se mantiene a &%%< C 4est/ en e1uilibrio trmico6 pero si

1uisiramos aumentar esa temperatura por e2emplo 0asta &B%< C el calor 1ue se

necesita para calentar el $apor desde &%%P C 0asta &B%P C se calcula mediante la

ecuacin-

] 5 m Ce[T

]#5 &%% gr 8 %( calQgP C 8 B%P C 5 &.() caloras.

En resumen el calor total 1ue se re1uiere para trans*ormar &%% gramos de 0ielo a Z

&%P C de temperatura en $apor a &B%P C se encuentra sumando todos los calores

aplicados- ]T 5 ]& ]" ]B ]( ]#5 ]T5 #%% cal +.%%% cal &%.%%% cal

#(.%%% cal &.() cal 5 )B.) cal.

C"NC)&SI'N26


33/35

En base al traba2o realizado se pueden determinar 1ue los temas $istos anteriores

en la di*erentes *ormas de cada uno podemos $er 1ue estos los $emos a diario en las

clases o en el 0ogar ya 1ue esto no puede ayudar en el *uturo.


34/35

%EFE%ENCI+S C"NS&)T+!+S

0ttp-QQ*isica.laguia"%%%.comQtermodinamicaQtermologia

[email protected]@iQTemperatura

0ttp-QQdeconceptos.comQcienciasnaturalesQdilatacion

0ttp-QQSSS.pro*esorenlinea.com.m8Q*isicaQCalorCantidad.0tml

Concepto de dilatacin De*inicin en

DeConceptos.com0ttp-QQdeconceptos.comQciencias

naturalesQdilatacioni8zzBsDAeE>L

0ttp-QQSSS.monogra*ias.com.0tm

27
http://fisica.laguia2000.com/termodinamica/termologiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calor_Cantidad.htmlhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://www.monografias.com.htm/http://fisica.laguia2000.com/termodinamica/termologiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calor_Cantidad.htmlhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/dilatacion#ixzz3sNDUeEPWhttp://www.monografias.com.htm/


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28

trbajo fisica terminado

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