Calor y temperatura

El calor y la
temperatura
Tema 4
FIS 1102 “N”

1

2

Contenidos (1)
1.2.3.-

Temperatura. Escalas termométricas.
Calor.
La transmisión del calor.
3.1. Con cambio de temperatura.
3.2. Con cambio de estado.
3.3. Equilibrio térmico.

4.-

La dilatación de los cuerpos

Índice

3

Temperatura (T).
• Es una medida de la energía cinética media
que tienen las moléculas. A mayor
temperatura mayoragitación térmica (mayor
energía cinética media).
• Es una magnitud “intensiva”, es decir, no
depende de la masa del sistema.
• Dos cuerpos con diferentes temperaturas
evolucionan siempre de forma que traten de
igualar sus temperaturas (equilibrio térmico).
• Para medir T se utilizan los termómetros que
se basan en la dilatación de los líquidos
(normalmente mercurio).
Índice

4

Escalas termométricas.• Centígrada (Celsius).(ºC)
• Es la que usamos normalmente.
• Usa el “0” el punto de fusión del agua y
“100” el punto de ebullición de la misma.
• Farenheit (ºF).
• Utilizada en el mundo anglosajón.
• Usa el “32” el punto de fusión del agua y
“212” el punto de ebullición de la misma.
• 100 ºC equivalen a 180 ºF
Índice

5

Escalas termométricas (cont.).
• Absoluta (Kelvin). (K)
• Se usa en Química.• Usa el “273” el punto de fusión del agua y
“373” el punto de ebullición dela misma.

• Cada ºC equivale a 1 K. Simplemente, la
escala está desplazada.
• 0 K (–273 ºC) es la temperatura más baja
posible.

Índice

6

Conversión entre escalas.
•

F – 32
C
T(abs) – 273
——— = —— = ——————
180
100
100

• F – 32 C
——— = —;
9 5
•

F – 32 T(abs) – 273
——— = ——————
9
5

C = T (abs) – 273

Índice

7Ejemplo: Un inglés te dice que tiene fiebre

porque tiene 104ºF. ¿Cuántos grados centígrados
son) ¿Cuántos kelvins?
F – 32 C
5·(F – 32) 5·(104 – 32)
——— = —  C = ————— = —————
9
5
9
9
C = 40ºC
T (abs) = C + 273 = 40 + 273 = 313 K

Índice

8

Formas de transferencia de calor.
• Conducción: Se da fundamentalmente en
sólidos. Al calentar un extremo. Las moléculas
adquieren más energía y vibran sindesplazarse,
pero comunicando esta energía a las moléculas
vecinas.
• Convección: Se da fundamentalmente en
fluidos (líquidos y gases). Las moléculas calientes
adquieren un mayor volumen y por tanto una
menor densidad con lo que ascienden dejando
hueco que ocupan las moléculas de más arriba.
• Radiación: Se produce a través de ondas
electromagnéticas que llegan sin necesidad de
soporte material. De estamanera nos calienta un
radiador o nos llega el calor del sol.
Índice

9

Formas de transferencia de calor.

Índice

10

Calor y temperatura.
• Cuando un cuerpo recibe calor puede:
• Aumentar su temperatura. En este caso, el
calor recibido dependerá de:
• Lo que se quiera aumentar T (T)
• De la masa a calentar (m)
• Del tipo de sustancia (ce = calor específico)

• Cambiar de estado físico. Eneste caso la
temperatura no varía, y el calor recibido
dependerá de:
• De la masa a cambiar de estado (m)
• Del tipo de sustancia (Lf o Lv = calor latente de
fusión o vaporización)
Índice
• Ambas cosas.

11

Efecto del calor sobre la
temperatura.

Índice

12

Cambios
de
estado

Índice

13

Fórmulas del calor
• Si se produce:
• Aumento su temperatura:
•
•
Q = m· ce · T
• Cambio de estado físico:•

QF = LF · m

QV = LV · m
Índice

14

Equilibrio térmico.
• Obviamente, si un cuerpo adquiere calor , es
porque otro lo cede, de forma que:
•
Qabsorbido = – Qcedido
• Sea A el cuerpo de menor temperatura
(absorberá calor) y el B de mayor temperatura
(cederá calor). Al final, ambos adquirirán la
misma temperatura de equilibrio (Teq):
mA· ceA· (Teq– T0A) = – mB· ceB· (Teq– T0B)
• O también:
mA·ceA· (Teq– T0A) = mB· ceB· (T0B –Teq) Índice

Ejemplo: Se introduce una bolita de 200
15 g de
hierro a 120ºC en un recipiente con ½ litro de
agua a 18ºC. Calcular: a) la temperatura de
equilibrio; b) el calor cedido por la bola de
hierro.

a) mA· ceA· (Teq– T0A) = – mB· ceB· (Teq– T0B)
J
J
0,5 kg ·4180 —— (Teq–18ºC) = 0,2 kg ·460 —— (120ºC–Teq)

K·kg

K·kg

Resolviendo la ecuación obtenemos...