Fisica

Curso: FÍSICA – II

Tema:

Docente: Ing. Oscar Zelada Mosquera

TEMPERATURA:
 Temperatura y la Ley Cero de la Termodinámica:
 Aun cuando estamos familiarizados con la temperatura como una medida del “calor” y el “frio”, no es fácil ofrecer una definición exacta de este concepto.
 Por fortuna, varias propiedades de los materiales cambian con la temperatura de una manera repetibley predecible, y esto establece una base para la medición precisa de la temperatura. Por ejemplo el termómetro de mercurio utilizado comúnmente se rige por la expansión del mercurio con la temperatura.
 Cuando un cuerpo se pone en contacto con otro que está a una temperatura diferente, el calor se transfiere del que está caliente al que está frío hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. Enese punto se detiene la transferencia de calor y se dice que los dos cuerpos han alcanzado el equilibrio térmico. Para el cual el único requerimiento es la igualdad de la temperatura.
 La ley cero de la termodinámica, propuesta por R. H. Fowler (1931), establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí.

 Escalas deTemperatura:
 Permiten usar una base común para la medición de temperatura.
 Se construyen tomando como referencia los puntos de congelamiento y ebullición del agua, llamados también puntos de hielo o punto de vapor.


 Problemas de Discusión:
 Entre las temperaturas más alta y más baja registradas están 136ºF en el desierto de Libia y – 129ºF en la Antártida. ¿A cuánto equivalen estastemperaturas en la escala Celsius?
 En un termómetro del alcohol, la columna de alcohol tiene una longitud de 11.82cm a 0.0ºC y una longitud de 22.85cm a 100.0ºC. ¿Cuál es la temperatura si la columna tiene longitud (a) de 16.70cm y (b) de 20.50cm?

 
EXPANSIÓN TÉRMICA:
 Expansión Térmica:
 La mayoría de las sustancias se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Sinembargo, la cantidad de expansión o contracción varía, dependiendo del material.
 Este fenómeno conocido como expansión térmica, desempeña un papel importante en numerosas aplicaciones: uniones de expansión térmica en los edificios, las carreteras de concreto y los puentes para compensar los cambios de dimensiones debido a las variaciones de temperatura.
 La expansión térmica global de unobjeto es consecuencia del cambio en la separación media entre los átomos o moléculas que lo constituyen.
 Expansión Lineal: Los experimentos indican que el cambio de longitud L de casi todos los sólidos es, hasta una buena aproximación, directamente proporcional al cambio de la temperatura T, en tanto esta no sea demasiado grande; así mismo, a la longitud original del objeto, LO.Donde α, la constante de proporcionalidad, se llama coeficiente de expansión lineal para el material particular.



 Así mismo, por un procedimiento similar podemos demostrar el aumento de área o volumen que acompaña a un cambio de temperatura:
Expansión de un área:



Donde: β=2α se conoce como coeficiente medio de expansión de área.

Expansión de un volumen:



Donde:  seconoce como coeficiente medio de expansión de volumen.
Para los sólidos generalmente se cumple que =3α.

 Problemas de Discusión:
 Un anillo de hierro debe ajustar perfectamente en una barra cilíndrica de hierro. A 20°C, el diámetro de la barra es de 6.445cmm y el diámetro interior del anillo es de 6,420cm. Para deslizarse sobre la barra, el anillo debe ser ligeramente más grande que eldiámetro de la barra por 0.008cm. ¿Qué temperatura debe tener el anillo si su hoyo debe ser lo suficientemente grande como para deslizarse sobre la barra?
 El tanque de gasolina de un automóvil está hecho de acero con capacidad de 70L, está lleno hasta el tope con gasolina a 20°C. el auto se encuentra bajo los rayos del sol y el tanque alcanza una temperatura de 40°C. ¿Cuánta gasolina se...