Termodinamica

Física para Ciencias:
Termodinámica
Dictado por:
Profesor Aldo Valcarce
1er semestre 2014

FIS109C – 2: Física para Ciencias

1 er semestre 2014

La Termodinámica
Trata de:
 Calor (energía térmica)
 Temperatura
 Dilatación
 Comportamiento de gases (tratamiento macroscópico)
 Variables de estado – presión, temperatura y densidad.
 El gas ideal

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1 ersemestre 2014

Temperatura
La temperatura está asociada con una forma de energía, la Energía
Térmica (o calor).
Si dos objetos con temperaturas diferentes se ponen en contacto
(contacto térmico), se intercambia energía térmica entre ellos.
Llegarán a un equilibrio (equilibrio térmico) cuando dejen de tener un
intercambio de energía entre ellos – cuando estén a la misma
temperatura.
Dos objetos enequilibrio térmico están a la misma temperatura.
La energía térmica está relacionada a la energía cinética que tienen
los átomos o moléculas de la materia.

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1 er semestre 2014

Ley cero de la termodinámica
Si los objetos A y B se encuentran por separado en equilibrio térmico
con un objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico
entre si.

A

C

B 
 
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Termómetros
Basados en alguna propiedad física de un
sistema que cambia con la temperatura:
 Volumen de un líquido
 Longitud de un sólido
 Presión de un gas a volumen constante
 Volumen de un gas a presión constante
 Resistencia eléctrica de un conductor
 Color de un objeto

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1 er semestre 2014Escalas de Temperatura
 Celsius
La escala de temperatura Celsius se define por:
Punto de congelación de agua:
Punto de ebullición de agua:
Fahrenheit
Quería abolir las temperaturas negativa:
Mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio:
Punto de congelación de agua:
Temperatura de cuerpo humano:

 

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Temperatura Absoluta: Kelvin
Gas 1

Gas 2
Gas3

Presión vs Temperatura

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1 er semestre 2014

Escalas de Temperatura
Celsius
 
La escala de temperatura Celsius se define por:
Punto de congelación de agua:
Punto de ebullición de agua:
Fahrenheit
Quería abolir las temperaturas negativa:
Mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio:
Punto de congelación de agua:
Temperatura de cuerpo humano:
Kelvin
Esta es launidad de temperatura en el Sistema Internacional de
unidades.
 
 
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1 er semestre 2014

Expansión Térmica de Sólidos y Líquidos
Se encuentra experimentalmente que (en general) al aumentar la temperatura
de un cuerpo, el cuerpo se expande (en todas direcciones).
¿Por qué?

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Expansión Térmica de Sólidos yLíquidos
Se
   encuentra experimentalmente que (en general) al aumentar la temperatura
de un cuerpo, el cuerpo se expande (en todas direcciones).
¿Por qué?
En un sólido a temperaturas normales, los átomos están separados por y vibran
en torno a sus posiciones de equilibrio con una amplitud de .
A medida que la temperatura del sólido aumenta, los átomos vibran con mayor
amplitud y la separación entreellos aumenta. El sólido en conjunto se expande.

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Expansión Térmica de Sólidos y Líquidos
Se puede visualizar la expansión térmica como una ampliación
fotográfica:

El agujero se agranda en una sola pieza.
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Expansión Térmica de Sólidos y Líquidos
  Suponemos que un objeto tiene una longitudinicial en determinada
dirección a cierta temperatura. Si se aumenta la temperatura por , la
longitud aumenta por
 
Coeficiente de expansión lineal
 

Aluminio:

 

Cobre:

 
 
 
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Acero:
Gasolina:
Aire:
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Expansión Térmica de Sólidos y Líquidos
Obviamente,
 
cuando aumentamos la temperatura de un objeto y éste se
expande, también su área y...