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Profesores: Reina Rossana Beatriz 4º Año 1 Tp 2: Temperatura y Escalas Termométricas Temperatura: la temperatura es una variable que caracteriza el estado del sistema. La temperatura no depende de la cantidad de materia, o sea no forma parte de las propiedades extensivas de la materia como el peso, si no de las propiedades intensivas osea aquellas que no cambian con la cantidad de materia, o sea eso significa por ejemplo que el punto de ebullición del agua (100 ºC) no depende de la cantidad de materia. La temperatura y la estructura de la materia: La composición atómica o molecular de los sistemas materiales relaciona la temperatura con los movimientos de las partículas que constituye el sistema, osea energía cinética de la materia, sin importar en que estado se encuentra. Según la Teoría Cinético Molecular los gases están formado por moléculas en constante movimiento que interaccionan entre si y con el recipiente que las contiene. Como cada moléculas tiene un movimiento diferente y energía cineticas diferentes, entonces la temperatura es el valor medio de las energías cineticas. Definir: Temperatura Termómetro Equilibrio Térmico. Escalas termométricas En la actualidad se utilizan tres tipos de escalas para medir la temperatura, ellas son: Escala Celsius En la escala internacional, la que se usa más comúnmente en la actualidad, se asigna el número 0 a la temperatura de congelación del agua, y el número 100 a su temperatura de ebullición (a la presión atmosférica normal). El espacio entre las dos marcas se divide en 100 partes iguales llamadas grados; en consecuencia, un termómetro calibrado como acabamos de describir se llama termómetro centígrado. Sin embargo, ahora se llama termómetro Celsius, en honor al científico que sugirió dicha escala, el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744). Se representa como ºC. Escala Fahrenheit En Estados Unidos hay otra escala muy popular. En ella, se asigna el número 32 a la temperatura de congelación del agua, y el número 212 a su temperatura de ebullición. Esa escala la tiene un termómetro Fahrenheit, en honor de su ilustre creador, el físico alemán Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Se representa como ºF. Escala Kelvin Los científicos utilizan otra escala de temperaturas más, la escala Kelvin, en honor del físico inglés Lord William T. Kelvin (1824-1907). Esta escala no se calibra en función de puntos de congelación ni de ebullición del agua, sino en términos de la energía misma. El número 0 se asigna a la mínima temperatura posible, el cero absoluto, en la cual una sustancia no tiene ninguna energía cinética. El cero absoluto corresponde a -273,15 ºC en la escala Celsius, y así la temperatura del hielo que se funde es 273,15 kelvins. Se representa como K. Profesores: Reina Rossana Beatriz 4º Año 2 Profesores: Reina Rossana Beatriz 4º Año 3 Fórmula para pasar de ºF a ºC Ejemplo: Se desea expresar una temperatura de 82 ºF en la escala Celsius. Se coloca la temperatura que se tiene como dato y se procede a realizar el cálculo correspondiente para despejar la incógnita 𝑇(º𝐶) 100 º𝐶 𝑇(º𝐹) − 32 º𝐹 = 180 º𝐹 Como tengo de dato 82 ºF lo reemplazo en donde se expresa la temperatura en grados Fahrenheit en T(ºF) y queda: 𝑇(º𝐶) 100 º𝐶) 82 º𝐹 − 32 º𝐹 = 180 º𝐹 Hacemos la cuenta 82 º𝐹 − 32 º𝐹 que nos da como resultado 50 ºF, reemplazamos y nos queda: 𝑇(º𝐶) 100 º𝐶 50 º𝐹 = 180 º𝐹 Como tenemos ºF arriba y debajo de la división podemos simplificarlos por lo que nos queda: 𝑇(º𝐶) 100 º𝐶 50 = 180 El 100 ºC que se encuentra dividiendo lo pasamos al otro lado del igual multiplicando de forma que nos queda: 50 × 100 º𝐶 𝑇(º𝐶) = 180 Realizamos la cuenta de 50 multiplicado por 100 por lo que nos queda: 5000 º𝐶 𝑇(º𝐶) = 180 Y para terminar realizamos 5000 dividido 180 por lo que el resultado final nos queda: 𝑇(º𝐶) = 27,7 º𝐶 Por lo que la temperatura en la escala Celsius es 27,7 ºC. Fórmula para pasar de ºC a K Ejemplo: Se desea pasar una temperatura de 10 ºC en la escala Kelvin Como primer paso copiamos la ecuación: 𝑇(𝐾) = 𝑇(º𝐶) + 273,15 Reemplazamos el valor de grados Celsius que es es 10 ºC en T(ºC): 𝑇(𝐾) = 10 º𝐶 + 273,15 Realizamos el cálculo de 10+273,15, entonces la temperatura de 10 ºC expresado en K es: 𝑇(º𝐶) 𝑇(º𝐹) − 32º𝐹 100º𝐶 = 180º𝐹 𝑇(𝐾) = 𝑇(º𝐶) + 273,15 Profesores: Reina Rossana Beatriz 4º Año 4 𝑇(𝐾) = 283,15 𝐾 Por lo que 10 ºC en la escala Kelvin es igual a 283,15 K. Cuestionario de autoevaluación 1- ¿Qué escalas termométricas conoces? 2- ¿Cuáles son los puntos fijos de cada escala? 3- ¿se podría decir que una persona está enferma si su temperatura es de 110º F? (se considera temperatura normal de 35ºC a 37ºC) 4- ¿Qué escala utilizo kelvin, en función de que se equilibra? ¿que representa el 0 ºk o cero absoluto? ¿es posible llegar a esa temperatura? ¿Por qué? Cuestionario Practico 1. En un termómetro Fahrenheit se observa una marca de 125º F y en uno Celsius una marca de 45ºC ¿Cuál de los dos indica mayor estado térmico? 2. Un termómetro indica una temperatura de 309º K ¿Cuántos grados Celsius representan? 3. Si la temperatura de una persona es de 36,5º C .Expresada en grados Fahrenheit. 4. Expresar en grados Fahrenheit las siguientes temperaturas, medidas en grados Celsius: a) 50º C b) -30ºC c) -40ºC d) 100 ºC e) 130 º C f) 0 ºC 5. Expresar en grados Celsius las siguientes temperaturas expresadas en grados Fahrenheit: a) 152 º F b) 25º F c) 0 ºF d) -8 ºF e) -50 ºF 6. Expresar en Kelvin las siguientes temperaturas: a) -30 ºC b) 0 ºC c) -35ºC d) 212 º F e) 100 º C 7. Expresar en Kelvin las siguientes temperaturas: a) 72 ºF b) 0º F c) -21,5ºF d) 130 º C 8. Si la temperatura Normal de un perro adulto es mayor que la de un ser humano, varia entre 37, 5 ºC y los 39, 2 ºC. ¿Tiene fiebre un perro si el termómetro marca 105,6 ºF? 9. ¿A cuantos grados Kelvin Corresponden 50 º C? Profesora: Rossana Beatriz Reina 4 Año pág. 1 Calor, calor especifico y calor latente: Calor: Se denomina calor a la transferencia de energía, esto ocurre cuando dos cuerpos se encuentran a diferentes temperaturas que se ponen en contacto térmicos. Este intercambio siempre se produce en una única dirección del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. Esta transferencia se produce hasta que los cuerpos alcanzan un equilibrio térmico. Calorimetría: Se llama calorimetrías a las mediciones y los cálculos de energía en forma de calor que intercambian los sistemas. Distintos materiales absorben energía en forma de calor de manera diferente. Calor Específico: Se define como la cantidad de calor requerida para variar su temperatura en una unidad por cada unidad de masa, o sea energía que necesita un gramo de una sustancia para variar su temperatura 1 ºC. Por ejemplo el calor especifico del agua es de 4,18 Joule/( g. ºC) es decir que un gramo de agua eleva su temperatura 1 º C cuando recibe 4,18 joule de energía, también el calor especifico del agua es de 1 cal/(g. ºC) de ahí se desprende que 1 caloría equivale a 4,18 joule. Profesora: Rossana Beatriz Reina 4 Año pág. 2 Las formulas que vamos a utilizar en calorimetria Video de ayuda https://youtu.be/V0lWDBAoQJc https://youtu.be/V0lWDBAoQJc Profesora: Rossana Beatriz Reina 4 Año pág. 3 Profesora: Rossana Beatriz Reina 4 Año pág. 4 Resolver: 13) Una masa de cinc de 52 g esta a 40 ºC y absorbio 1,8 Kcal ¿Cuál será la temperatura final de la misma? Rta: 408,25 ºC 14) Una masa de plomo de 350 g absorbe 1760 cal, ¿cuál será la variación de temperatura que sufrió? Rta: 143,7 º C 15) Calcular elcalor especifico del cobre sabiendo que 200 gramos del mismo han absorbido 3348 cal al pasar de 30 ºC hasta 210 º C. Rta 0,093 cal/(gr ºC) 16) Calcular la cantidad de calor que cede un cuerpo de 1 kg de cobre que se encuentra a 250 ºF para que su temperatura final sea de 0 º C. (Ce= 0,093cal/(grºC) Rta= - 11, 26 Kcal. Escalas termométricas Escala Celsius Escala Fahrenheit Escala Kelvin Fórmula para pasar de ºF a ºC Fórmula para pasar de ºC a K
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