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“ TEMPERATURA ”
Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernández Segura
Departamento de Fisicoquímica
Laboratorio de Termodinámica
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Química
OBJETIVO GENERALQue el alumno comprenda el
concepto de temperatura
mediante el establecimiento
del equilibrio térmico entre dos
o más sistemas.
PROBLEMA:
Basándose en la Ley Cero de la Termodinámica,
proponer una nueva escala de temperatura empírica
Estudiante (ºE) y relacionarla con la escala de
temperatura Celsius (ºC).
Sistema 1
X1, y1,…
Sistema 2
X2, y2,…
SISTEMAS TERMODINÁMICOS QUE NO INTERACTÚAN
Sistema 1
X1, y1,…
Sistema 2
X2, y2,…
pared adiabáticapared diatérmica
SISTEMAS TERMODINÁMICOS QUE INTERACTÚAN
T1
T1 ≠ T2
T2
Estado inicial:
T1 T2
Proceso
T1 T2
Estado final:
T1 = T2
Pared diatérmica
Equilibrio
térmico Ral ph H. Fowl er
EQUILIBRIO TÉRMICO
Sistema A Sistema B
Sistema C
Sistema A Sistema B
Sistema C
(a) (b)
Define el concepto de temperatura como una propiedad no
mecánica e intensiva, función de estado que permite saber si al
menos dos sistemas en contacto a través de una pared se
encuentran o no en la condición de equilibrio térmico entre sí.
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
¿Cómo podemos medi r est a pr opi edad
l l amada t emper at ur a?
Para medir la Temperatura, es preciso ir más allá de los
“parámetros frío-caliente “ pues resultan ambiguos si
quisiéramos clasificar a más de dos sistemas
termodinámicos.
MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA
Escal a
Una pr opi edad que se
modi f i que con
l a Temper at ur a
Inst r ument o
Punt os de r ef er enci a
Punt os f i j os
¿QUÉ SE NECESITA PARA MEDIR TEMPERATURA?
MEDICIÓN DE TEMPERATURA Y
TERMÓMETRO
Termómetro:
Dispositivo experimental que es un
sistema termodinámico que posee
una propiedad que varía de manera
proporcional con la temperatura de
forma reproducible y repetible.
Termoscopio de Galileo:
Diferentes tipos de Termómetros:
La ley cero de la
termodinámica
justifica la
utilización de
un termómetro
que es el tercer
sistema C.
Termómetro clínico
La temperatura se mide por
la lectura de presión de un gas a vol umen const ant e
Termómetro sólido
Pirómetro óptico: latemperatura del objeto (un
horno por ejemplo) se obtiene
comparando el color de la
llama con el del filamento de
una lámpara eléctrica.
EJEMPLOS DE TIPOS DE TERMÓMETROS
Propiedadtermométrica:
Ejemplo: Intervalo de medición (°C):
longitud de la columna de líquido
mercurio en vidrio -39 a 300
resistencia eléctrica Termistor
(term. digital)
-60 a 399
fuerza electromotriz termopar -196 a 1093
cambios ópticos pirómetro óptico 750 a 5000 (+)
La propiedad que posee un sistema (termómetro) que varía de forma proporcional
con la temperatura además de ser reproducible y repetible, se le denomina
propiedad termométrica. Ejemplos: presión, valomen, densidad, resistencia, f.e.m.
ALGUNOS EJEMPLOS DE TERMÓMETROS
La relación entre el valor de la propiedad termométrica ( x) y de l a
t emperat ura def i ne una escal a l i neal : t = ax + b
1592Galileo
Invención del termoscopio
1700’sNewton
1a escala termométrica
1714Fahrenheit
1er termómetro líquido en
vidrio
1742Celsius
Escala 0-100
1848KelvinEscala
absoluta de temperatura
18871a BIPM
Define escala temp. con 2
ptos.fijos 0-100 (1 atm)
1931Fowler
Ley Cero
LCE/2003
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Esc
alas
de
te
mp
era
tura Empíricas ó
relativas
En usoEscala Celsius (ºC)
Escala Fahrenheit (ºF)
En desuso
Escala Réaumur (ºRé)
Escala Romer (ºRo)
Escala Newton (ºN)
Escala Leiden (ºL)
Escala Deslisle (ºD)
Absolutas ó termodinámicas
Escala Kelvin (K)
Escala Rankine (R)
TIPOS DE ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Escalas Absolutas
Fa
hre
nh
eit
Escalas Empíricas
Cel
siu
s
Ran
kin
e
Kelv
inPunto normal de
ebullición del agua
Punto normal de
congelación del agua
Cero Absoluto
212100671.69373.15
273.15 491.69 0 32
0 0 -273.15 -460
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Fa
hre
nh
eit
Ran
kin
e
Kelv
in
671.69
273.15 491.690 32
212
Cel
siu
s
100373.15
100 100 180 180
Divisiones entre los puntos fijosDIVISIONES ENTRE LOS PUNTOS FIJOS
tFtC
32°F
212°F
180
100°C
0°C
100
°F°C
º 0 º 32
100 0 212 32
t C t F
º º 32
100 180
t C t F
EJEMPLO DE RELACIÓN ENTRE DOS ESCALAS DE TEMPERATURA
9º º 32
5t F t C
ESCALAS DE TEMPERATURA t (ºF) VS t (ºC)
5º ( º 32)
9t C t F
ESCALAS DE TEMPERATURA t (ºC) VS t (ºF)
( ) º 273.15T K t C
º ( ) 273.15t C T K
ESCALAS DE TEMPERATURA T (K) VS t (ºC)
ESCALAS DE TEMPERATURA T (R) VS T (K)
Fa
hre
nh
eit
Ran
kin
e
Kelv
in
Cel
siu
s
100 671.69
273.15 491.690 32
212373.15
ΔT (K) ΔtºC ΔtºF ΔT (R)
f iT T T0; f iT T T
0; f iT T T
0; f iT T T
DIFERENCIAS DE TEMPERATURAS
( ) (º ) (º ) ( )
100 100 180 180
T K t C t F T R
Cubrir con masking
tape la escala de uno
de los termómetros
permitiendo que se vea
la columna de mercurio
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
• Llenar el vaso Dewar con hielo y
un poco de agua
• Introducir en el hielo los dos
termómetros y esperar a que se
alcance el equilibrio térmico
• Registrar la temperatura que
marca el termómetro en °C y
marcar sobre el masking tape del
otro termómetro, la altura que
alcanza la columna de mercurio
• A esta temperatura se le considera
el punto fijo inferior de la escala
estudiante (°E)
DETERMINACIÓN DEL PUNTO FIJO INFERIOR
(PUNTO DE FUSIÓN)
• Calentar agua hasta su
temperatura de ebullición.
Mantener el agua hirviendo
• Introducir los dos termómetros en
el vaso y esperar a que se alcance
el equilibrio térmico
• Registrar la temperatura en ambos
termómetros (como se hizo en el
punto anterior)
• A esta temperatura se le considera
el punto fijo superior de la escala
estudiante (°E)
DETERMINACIÓN DEL PUNTO FIJO SUPERIOR
(PUNTO DE EBULLICIÓN)
• Determinar la temperatura (equilibrio
térmico) en los dos termómetros (°C
y °E) para cada mezcla.
• Vaciar estos datos en la Tabla 2.
DETERTERMINACIÓN DE LOS PUNTOS INTERMEDIOS
Preparar 4 mezclas de agua fría-agua
caliente en el frasco Dewar como se indica
a continuación:
Mezcla: Cantidad:
Mezcla 1: 80 mL H2O caliente + 20 mL H2O fría
Mezcla 2: 60 mL H2O caliente + 40 mL H2O fría
Mezcla 3: 40 mL H2O caliente + 60 mL H2O fría
Mezcla 4: 20 mL H2O caliente + 80 mL H2O fría
DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:
Punto de fusión Punto de
ebulliciónPunt os
i nt er medi os
1
2
3
4
teb
tfus
Z (cm)
0 cm
X (cm)
(º )0
0 (º ) (º )
(º ) fus
eb fus
t EtX
Z t E t E
E
teb (ºE)
tfus (ºE)
t (ºE)
¿Cómo se cambia de la escala en cm a la estudiante?
t (ºE) z(cm)
X (cm)t (ºE)
X (punto fijo inferior)
Y (punto fijo superior)
1
2
3
4
°C C
C C
°Et -Xt
YY-X
X=
-X
-
Est
ud
ian
te
X Xc
Cel
siu
s
YcY
Y - X Yc - Xc
teb
tfus
ESCALA DE TEMPERATURA ESTUDIANTE
Puntos fijos: tºC tºE
teb H2O
tfus H2O
TABLA 1: DATOS DE PUNTOS FIJOS
TABLA 2: DATOS EXPERIMENTALES DE MEZCLAS
Experimento: Z (cm) tºE exp. tºC exp. tºC ec. teórica tºC ec. Excel
teb H2O
Mezcla 1
Mezcla 2
Mezcla 3
Mezcla 4
tfus H2O
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