Fisica

UNIDAD II: CALOR Y TEMPERATURA 2.1 Diferencia entre calor y temperatura 2.1.1 Concepto de temperatura y su medición

La temperatura o potencial térmico es la suma de la energía cinética media de las moléculas de una sustancia. UNIDAD DE MEDIDA DE LA TEMPERATURA EN LOS DIFERENTES SISTEMAS Sistema internacional Sistema Cegesimal Sistema inglés °K °C °F A continuación se muestran las fórmulasbásicas para convertir la temperatura de una escala a otra: Fórmulas empleadas en la solución de ejercicios °K = °C + 273 °C = °K – 273 °F = 1.8°C + 32 (Para convertir de °C a °K) (Para convertir de °K a °C) (Para convertir de °C a °F)

C

( F 32) 1.8

(Para convertir de °F a °C)

El instrumento empleado para medir la temperatura es el termómetro, los hay de varios tipos dependiendo de laaplicación específica que se les quiera dar, estos a su vez vienen graduados en alguna escala de temperatura, aunque lo más común es encontrarlos graduados en °C y en °F.

2.1.2

Concepto de calor y sus unidades de medida

El calor es la suma de la energía cinética de todas las moléculas de una sustancia. El calor siempre se propaga de las sustancias calientes a las frías, o bien técnicamentehablando se dice que el calor se propaga de los sistemas de mayor temperatura hacia aquellos sistemas que estén a menor temperatura.

UNIDAD DE MEDIDA DEL CALOR EN LOS DIFERENTES SISTEMAS Sistema internacional Sistema Cegesimal Sistema inglés Joule (J) Caloría (cal) BTU (unidad térmica británica)

2.1.3

Mecanismos de transferencia de calor

Los mecanismos o formas en que el calor puedepropagarse son tres: conducción, convección y radiación. Conducción: es la forma de propagación del calor que se presenta en cuerpos sólidos metálicos. Por ejemplo al calentar una barra de metal en uno de sus extremos, con el paso del tiempo el calor llega al otro extremo de la barra, no olvides que todos los metales son buenos conductores del calor. Convección: es la forma de propagación del calor quese presenta en los líquidos y gases. Por ejemplo al calentar agua, se observa después de un cierto tiempo un burbujeo, como consecuencia de que las moléculas de agua caliente al volverse menos densas por el aumento de temperatura suben, mientras que las moléculas de agua fría descienden hacia el fondo del recipiente, este proceso se repite constantemente. Algo semejante se presenta con lasmoléculas de los gasess que conforman a la atmósfera. Radiación: es la forma de propagación del calor que se lleva a cabo por medio de ondas electromagnéticas, las cuales son capaces de viajar incluso en el vacío a la velocidad de la luz (300,000 Km/s).

2.1.4

Dilatación de los cuerpos, lineal, superficial y volumétrica

Los cambios de temperatura afectan el tamaño de los cuerpos, la mayoríadilatan al calentarse y se contraen si se enfrían. La dilatación se define como el cambio en las dimensiones de un cuerpo debido debido a la variación de la temperatura. A continuación se definen diferentes tipos de dilatación: La dilatación lineal es el cambio de longitud sufre un cuerpo al variar la temperatura. Este tipo de dilatación se presenta en una sola dimensión, por ejemplo al calentar unavarilla o un alambre. Fórmulas empleadas en la solución de problemas

Lf
L

Li [1
Lf Li

(T f

Ti )]

Donde = Coeficiente de dilatación lineal en (1/°C) o en (1/°K) Tf y Ti = Temperatura final y temperatura inicial en (°C) o en (°K) Lf y Li = Longitud final y longitud inicial en (cm) o en (m) L Dilatación lineal en (cm) o en (m)

La dilatación superficial es el cambio en dosdimensiones (largo y ancho) que sufre un cuerpo al variar la temperatura, por ejemplo al calentar una lámina metálica. Fórmulas empleadas en la solución de problemas

Af A

Ai [1 Af Ai

(T f

Ti )]

Donde = Coeficiente de dilatación superficial en (1/°C) o en (1/°K) Tf y Ti = Temperatura final y temperatura inicial en (°C) o en (°K) Af y Ai = Área final y área inicial en (cm2) o en (m2) A...