Termodinámica

CALOR Y TEMPERATURA
CONCEPTO Y MEDIDA DE LA TEMPERATURA
 La Termodinámica nace como un intento de comprender la
estructura y comportamiento de la materia a partir de propiedades
físicas medibles
 De las unidades previamente definidas (en Mecánica), son
intuitivamente útiles:
• Las longitudes: me permiten describir las dimensiones de
los materiales, y a partir de ellas, su volumen
• Lamasa: es una magnitud que puede estar vinculada con la
estructura y comportamiento de la materia
• El tiempo: nos permitirá evaluar el comportamiento a través
de su evolución
 Parece evidente que todas estas magnitudes no permiten, por sí
solas, una descripción completa de los objetivos que se plantea la
Termodinámica
 Magnitudes adicionales fueron planteadas a partir de las
percepcionesde los sentidos
 La temperatura: se relaciona con la sensación física (calientefrío) que transmite una sustancia
 Para convertir esta idea en una magnitud física, necesitamos:
• Objetivarla: todos los observadores deben ser capaces de medir
temperaturas iguales en situaciones iguales
• Cuantificarla: se precisa una escala de medida de temperaturas
que pueda ser adoptada por todos losobservadores
• Medirla: los protocolos mediante los cuales podemos asignar
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una temperatura a una sustancia deben permitir cotas
aceptables de exactitud y precisión

 Objetivación:
• Se puede demostrar que la sensación física caliente-frío puede ser
alterada, la objetivación requiere el diseño de termómetros
• Los termómetros se basan siempre en propiedades termométricas,
que sonpropiedades térmicas de la materia (esto es, cambios
medibles de la materia dependientes de la temperatura), que puedan
determinarse con suficiente exactitud y precisión
• Las mejores propiedades termométricas que permiten fabricar
termómetros son propiedades térmicas lineales
• La más utilizada es la dilatación térmica (ver Aplicación VII.3)
 Cuantificación:
• Las escalas termométricas se basanen la definición de puntos
fijos y la determinación de subunidades mediante propiedades
termométricas (definidas) lineales
• Las de mayor uso cotidiano son la Celsius, y la Fahrenheit en el
ámbito anglosajón
• La definición molecular de la temperatura (ver aplicación
VII.1) permitió la definición de escalas absolutas, en las que la
temperatura de cualquier sustancia es definida positiva
•La más usada en Ciencia (adoptada por el S.I.) es la escala
Kelvin, cuya unidad equivale al grado centígrado (Celsius), y
cuyo valor de cero corresponde al cero absoluto de temperaturas
(≈ -273º C)
• La unidad de la escala Kelvin se denomina “kelvin” (no
“grado kelvin”) y se expresa como K (no como º K)
• Existe una escala absoluta basada en la Fahrenheit, llamada
Rankine

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Medición:
• La medida de la temperatura se basa en la posibilidad de lograr
que el termómetro y la sustancia cuya temperatura se pretende
medir se encuentren a la misma temperatura
• Se basa en la observación de que, cuando dos objetos con
temperaturas diferentes se ponen en contacto, la más caliente tiende
a enfriarse, y la más fría, a calentarse
• Este fenómeno se conoce como experimento decontacto térmico
 El experimento de contacto térmico permite comprender la
temperatura como una magnitud física útil
 La evolución temporal del sistema es siempre la de enfriar lo
caliente y calentar lo frío, hasta llegar a una situación estacionaria
 Se postuló (y más tarde se pudo verificar) que la situación de
equilibrio corresponde a la igualación de temperaturas de las dos
sustancias, enun valor intermedio entre las dos temperaturas iniciales
 Estas ideas se recogen en forma de postulado en el principio cero
de la termodinámica, que tiene dos redacciones equivalentes:
• “Si un objeto está en equilibrio térmico con otro, y éste con un
tercero, el primero y el tercero están también en equilibrio térmico”
• “El equilibrio térmico se caracteriza por el hecho de que dos...