calor y temperatura

CAPITULO IV

TEMPERATURA Y CALOR

- 89 -

4.1

TEMPERATURA

El concepto de temperatura se asocia fácilmente a la idea cualitativa de caliente o frio,
pues un cuerpo caliente tiene una gran temperatura y un cuerpo frio tiene una baja o
muy poca temperatura. En ciencias físicas la temperatura es una

dida indirecta de la

energía interna ya que un cuerpo caliente tiene una granenergía interna y un cuerpo frio
por el contrario tiene muy poca energía interna.

4.2

ESCALA CELSIUS Y ESCALA FAHRENHEIT

La unidad de la temperatura en la mayoría de los países de habla hispana es de 1°C (un
grado Celsius), mientras que en los países de habla inglesa es de 1°F (un grado
Fahrenheit). La relación entre las unidades de estas dos escalas de temperatura se

describe pormedio de la siguiente ecuación:
(4.1)

4.3

ESCALA ABSOLUTA

En el sistema internacional de pesos y medidas reconoce la escala absoluta de

temperatura, en esta escala la unidad de la temperatura es de 1K (un grado Kelvin), que
numéricamente equivalente a 1°C, pero el valor 0K (cero Kelvin) en esta escala

absoluta corresponde al valor de -273.15°C de la escala Celsius de temperatura.Para
propósitos de cálculos prácticos se suele despreciar el valor -0.15°C para escribir la
ecuación que relaciona la escala absoluta con la escala Celsius, por lo que se escribe de
la forma siguiente:
(4.2)

- 90 -

Por tanto el agua que solidifica a una temperatura de

a presión constante de 1atm,

en la escala absoluta, esta temperatura será de 273K.

ientras que el punto deebullición del agua corresponde a una temperatura de 100°C a la misma presión
constante de 1amt, en la escala absoluta, esta temperatura será de 373K.

EJERCICIO.- La temperatura de 40°C correspond e a una fiebre muy alta, halle el valor
de esta temperatura en la escala absoluta de temperatura. ¿Cuál será el valor de esta

temperatura en la ciudad de los Ángeles en California, USA?SOLUCIÓN: La temperatura en la escala kelvin o absoluta se puede determinar por
medio de la ecuación (4.2), esto es:

Para calcular el valor de esta temperatura en la ciudad de los Ángeles en California
(USA) usaremos la ecuación (4.1), esto es:

EJERCICIO: En la ciudad de Siberia, en el norte de la actual Rusia, un termómetro en
la escala Fahrenheit marca el mismo valor numérico que untermómetro en la escala
Celsius. ¿Cuál es el valor de la temperatura a la que se encuentra esta ciudad?

SOLUCIÓN: Del enunciado del problema se tiene que la temperatura en los dos
termómetros en esta ciudad es:

usando la ecuación (4.1), se tiene:

- 91 -

Por tanto la ciudad Rusa de Siberia se encuentra a una temperatura muy fría por debajo

del punto de congelación, de -40°C o de -40°F.EJERCICIO: En una escala desconocida el agua hierve a 140°X

se congela a -10°X.

Halle el valor que le corresponde a 50°C es esta escala desconocida.

SOLUCIÓN: Del enunciado , el número de grados entre el punto de ebullición y el
punto de fusión del agua en la escala desconocida es de 150°X, mientras que en la
escala Celsius es de 100°C. Entonces se cumple la siguiente relación:EJERCICIO: En un día de verano en la ciudad de Lima un termómetro en la escala
Fahrenheit marca un decimo del cuadrado de lo que marca un termómetro en la escala
Celsius. Determine la temperatura de la ciudad de Lima este especial día.

SOLUCIÓN: Del enunciado, cuando

, por tanto la

ecuación (4.1) se puede escribir en términos de estas cantidades. Esto es:

- 92 -

Elegimos comosolución del problema el valor de

puesto que se trata de un día de

verano en la ciudad de Lima.

4.4

DILATACION TERMICA

El cambio de temperatura produce un cambio de longitud, de área y de volumen en
todas las sustancias. Este cambio esta descrito por el concepto genérico de

dilatación

térmica de los materiales:
… (4.3)
En esta ecuación:

a

: es el coeficiente térmico de...