Termodinamica

Claudio
 Dib,
 
 UTFSM
 
 
 Agosto
 2010
 

Termodinámica
 
FIS-­‐130
 

Ley
 Cero
 de
 la
 Termodinámica
 
•  Si
 sistema
 A
 está
 en
 Equilibrio
 Térmico
 con
 sistema
 B,
 
 

 y
 sistema
 B
 está
 en
 Equilibrio
 Térmico
 con
 sistema
 C,
 
 

 entonces
 A
 está en
 Equilibrio
 Térmico
 con
 sistema
 C.
 
A
 

B
 

•  Define
 propiedad
 del
 Equilibrio
 Térmico
 
•  Permite
 definir
 propiedad
 del
 estado
 de
 un
 sistema:
 Temperatura
 
 

TA = TB = TC
•  Temperatura:
 
 
–  Es
 una
 propiedad
 de
 cada
 sistema.
 
–  Se
 hace
 igual entre
 sistemas
 en
 equilibrio
 térmico.
 
–  Se
 puede
 medir.
 
 

C
 

Temperatura
 
•  Temperatura
 afecta
 otras
 propiedades
 de
 los
 materiales:
 
–  Dilatación.
 
–  ConducOvidad
 eléctrica.
 
–  Viscosidad.
 
 
 
 …etc.
 
•  T
 se
 puede
 medir,
 si
 se
 sabe
 cómo
 relacionarla 
 
con
 otra
 propiedad
 medible:
 
•  Termómetro
 de
 alcohol:
 dilatación
 (altura
 de
 columna)
 ~
 
 T.
 

Escalas
 de
 Temperatura
 
•  Escala
 Celsius:
 
 0
 ºC
 :
 
 equilibrio
 agua-­‐hielo
 (a
 presión
 normal).
 
• 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 100
 ºC:
 
 equilibrio
 agua-­‐vapor
 (a
 presión
 normal).
 
•  Escala
 Fahrenheit:
 
 0
 ºC
 
 à
 
 32
 º
 C
 
• 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 100
 ºC
 
 à 212
 ºC
 
•  Qué
 T
 en
 Fahrenheit
 corresponde
 a
 37
 ºC
 ?
 
 
32 ºF

? ºF

212 ºF

0 ºC

37 ºC

100 ºC

Coeficientes
 de
 Dilatación
 
•  En
 sólidos
 o
 líquidos:
 cuando
 T
 aumenta,
 la
 distancia
 promedio
 entre
 
átomos
 aumenta.
 (Por
 qué?)
 

L → L0 + ΔL

V → V0 + ΔV

ΔL = L0α ΔT

ΔV ≈ V0 β ΔT

Coeficientes
 de
 dilatación

 
•  Demuestre
 que
 en
 el
 caso
 de
 un
 sólido,
 los
 coeficientes
 de
 dilatación
 lineal
 
y
 volumétrica
 están
 relacionados:
 

β ≈ 3α
•  Los
 fluidos
 no
 Oenen
 definidos
 coeficientes
 de
 dilatación
 lineal…
 
por
 qué
 no?
 
•  A temperatura
 ≈
 20
 ºC:
 
•  Agua:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ß
 ≈
 
 2,1
 x
 10-­‐4
 
 [1/ºC]
 
•  Etanol:
 
 
 
 
 
 
 
 ß
 ≈
 
 7,5
 x
 10-­‐4
 
 [1/ºC]
 
•  Mercurio:
 
 
 ß
 ≈
 
 1,8
 x
 10-­‐4
 
 [1/ºC]
 
•  Aluminio:
 
 
 ß
 ≈
  0,72
 x
 10-­‐4
 
 [1/ºC]
 
•  Cobre:
 
 
 
 
 
 
 
 ß
 ≈
 
 0,51
 x
 10-­‐4
 
 [1/ºC]
 
•  Vidrios:
 
 
 
 
 
 ß
 ≈
 
 de
 0,1
 
 a
 
 0,3
 
 x
 10-­‐4
 
 [1/ºC]
 

Dilatación

 
•  En
 una
 golilla
 de
 metal,
 qué
 ocurre
 con
 el
 diámetro interior
 cuando
 la
 
temperatura
 aumenta?
 
 Aumenta
 o
 disminuye?
 Explique.
 

Dilatación
 térmica
 del
 agua

 
•  El
 agua
 se
 contrae
 (dilatación
 negaOva)
 en
 cierto
 rango
 de
 T
 por
 debajo
 de
 
4
 ºC:
 

Por qué se puede reventar una
botella llena con agua (o vino)
si...