PPT S8 TEMPERATURA

Vista previa del material en texto

19/10/2020
1
SESIÓN:8 
TEMPERATURA 
FÍSICA 
Mg. Antenor Leva
1
19/10/2020
2
INTRODUCCIÓN
En esta sesión veremos la temperatura sus escalas de temperatura sus relaciones de equivalencia para convertir en diferentes escalas y la aplicación como cambio en dimensión lineal, superficial y volumétrico por efecto de temperatura, a demás el calor como energía. 
CAPACIDAD
Aplica conceptos de termología y calorimetría en la solución de problemas prácticos de ingeniería
https://www.youtube.com/watch?v=c394zHrX0sU
19/10/2020
4
CONTENIDO TEMÁTICO 
Temperatura. 
Escalas termométricas. 
Calor. 
Cantidad de calor.
Expansión térmica. 
Equilibrio térmico
VIDEO: TEMPERATURA Y SUS ESCALAS
4
19/10/2020
5
La temperatura nos permite conocer el nivel de energía térmica con que cuenta un cuerpo. Las partículas que poseen los cuerpos se mueven a una determinada velocidad, por lo que cada una cuenta con una determinada energía cinética. El valor medio de dicha energía cinética <Ec> está directamente relacionado con la temperatura del cuerpo. Así. 
Mayor <Ec> mayor Temperatura
Menor <Ec> Menor Temperatura
La temperatura es una magnitud escalar que mide la cantidad de energía térmica que tiene un cuerpo. En el caso de los gases su valor es proporcional a la energía cinética media de las moléculas, según la expresión:
T=k⋅<Ec>
Temperatura (T): Su unidad de medida en el S.I es el Kelvín ( K )
Constante universal k: es igual para todos los gases. unidad de medida en el S.I es el  ( K/J )
<Ec> del gas. Su unidad de medida en el S.I es el Julio ( J )
TEMPERATURA 
ESCALAS DE TEMPERATURA
19/10/2020
6
Conversión de escalas
Celsius y Farenheit
Celsius y Kelvin
Farenheit y Kelvin
Las relaciones entre las escalas de temperatura, La escala Kelvin se denomina escala de temperatura absoluta y su cero T=0K=-273.15°C
 
6
19/10/2020
7
 Transformar 25°C a Kelvin.
	Ejemplo 1.
19/10/2020
8
 Transformar 420 K a °C.
	Ejemplo 2.
19/10/2020
9
Transformar 4,22 K a °C.
	Ejemplo 3.
19/10/2020
10
¿A cuantos °F corresponden 37°C?
	Ejemplo 4.
19/10/2020
11
¿A cuantos °F corresponden 400K?
	Ejemplo 5.
19/10/2020
12
	Ejemplo 6.
 La temperatura mínima en la ciudad de Concepción fue de 48°F ¿A cuantos °C corresponde?
EL CALOR
	La energía necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia y es proporcional a la masa de la sustancia y a la diferencia de temperatura.
El calor específico (en el sistema SI) es el número de Joules necesario para aumentar la temperatura de de la sustancia en . 
Entonces, las unidades son o 
El calor específico es una propiedad de la sustancia:
Agua			Aluminio	
Hielo			Cobre	
Donde C es la capacidad calórica 
La constante de proporcionalidad c se llama calor específico 
Constantes para cambio de fase, Fusión (LF), Vaporización (LV), Solidificación ( LS)
13
19/10/2020
14
19/10/2020
15
19/10/2020
16
19/10/2020
17
19/10/2020
18
19/10/2020
19
19/10/2020
20
19/10/2020
21
19/10/2020
22
19/10/2020
23
19/10/2020
24
Ejemplo 
19/10/2020
25
19/10/2020
26
Ejemplo 7. Calcular que cantidad de calor hay que entregarle a una masa de 3 kg de agua para calentarla de 20 a 100 ºC. 
27
19/10/2020
28
Ejemplo 8. Calcular que cantidad de calor hay que entregarle a una masa de 3 kg de hierro para calentarla de 20 a 100 ºC. 
Ejemplo 9. Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a – 15°C en agua a 0°C.
29
Ejemplo 10. Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a - 10° C en vapor a 130 °C.
30
	Ejemplo 11. ¿Cuánto calor se necesita para cambiar un gramo de hielo de en vapor de agua a ?
T (oC)
100
0
-30
62.7
396.7
815.7
3076
Agua
+
vapor
Vapor
Agua
Hielo
+ agua
Hielo
Calor (J)
Ecuaciones de uso
31
Ejemplo 12. Un trozo de hielo de a se coloca en de agua a . ¿A qué temperatura y en qué fase quedará la mezcla final?
32
	Suponemos que un objeto tiene una longitud inicial en determinada dirección a cierta temperatura. Si se aumenta la temperatura por , la longitud aumenta.
EXPANSIÓN TÉRMICA
Cobre: 
Acero: 
Gasolina: 
Aire: 
α=Coeficiente de expansión lineal
Cuando aumentamos la temperatura de un objeto, también aumenta su área o el volumen . 
Consideramos una placa cuadrada de metal, si la longitud de cada lado cambia, el área está dada por:
: es muy 
pequeño
 con 
 =Coeficiente de expansión de área
Por un procedimiento similar se encuentra el coeficiente de expansión de volumen :
 con 
33
19/10/2020
34
19/10/2020
35
19/10/2020
36
19/10/2020
37
	Ejemplo 13. Un alambre de plata tiene una longitud de 2 m a una temperatura de 20°C. ¿Cuál será la longitud al aumentar la temperatura a 40 °C? 
19/10/2020
38
	Ejemplo 14. Un puente de acero tiene una longitud de 200 m a 10°C, ¿A cuánto deberá ascender su temperatura para que su longitud sea de 200.0345 m? 
19/10/2020
39
	Ejemplo 15. A una temperatura de 17°C una ventana de vidrio tiene un área de 1.6 m2 . ¿Cuál será su área final al aumentar su temperatura a 32°C? 
19/10/2020
40
	Ejemplo 16. ¿Cuál será el área inicial de un puente de aluminio a 23°C si al disminuir su temperatura a 12°C su área final es de 1.7911 m2 ? 
19/10/2020
41
	Ejemplo 17. Una barra de aluminio de 0.01 m3 a 16 °C se calienta a 44°C, a) ¿Cuál será su volumen final? b) ¿Cuál fue su dilatación cúbica? 
19/10/2020
42
	Ejemplo 18. Una esfera hueca de acero a 24°C tiene un volumen de 0.2 m3 a)¿Qué volumen final tendrá a -4°C en m3 y en litros? b) ¿Cuál fue su dilatación cúbica? 
19/10/2020
43
	Ejemplo 19. Una barra de cobre tiene una longitud de 80 cm a 15 °C. ¿Cuál es el incremento de su longitud cuando su temperatura aumenta a 35 °C? El coeficiente de dilatación lineal del cobre es 1.7 × 10^-5 (1/°C).
19/10/2020
44
	Ejemplo 20. Un cilindro de 1.000 00 cm de diámetro a 30 °C se tiene que deslizar dentro de un agujero en una placa de acero. El agujero tiene un diámetro de 0.99970 cm a 30 °C. ¿A qué temperatura se debe calentar la placa? Para el acero, 1.1 × 10^ -5 (1/°C).
44
19/10/2020
45
	Ejemplo 21. Una cinta métrica de acero se calibra a 20 °C. En un día frío, cuando la temperatura es de 15 °C, ¿cuál será el error porcentual en la cinta? Coeficiente para el acero 1.1 × 10^ -5 (1/°C).
19/10/2020
46
	Ejemplo 22. Una barra de cobre ( 1.70 × 10^-5 (1/°C)) es 20 cm más larga que una barra de aluminio ( 2.20 ×10^-5 (1/°C)). ¿Cuál debe ser la longitud de la barra de cobre si la diferencia en longitudes es independiente de la temperatura?
Ejemplo 23. Una vía de ferrocarril de acero tiene una longitud de cuando la temperatura es de . ¿Cuál es su longitud en un día caluroso con ?
Acero: 
47
19/10/2020
48
Ejemplo 24. Un trozo de hierro se deja caer en agua tal como se muestra en la figura. Determine la temperatura y fase del agua en el equilibrio. En caso de coexistir 2 fases del agua determine la masa final en cada fase.
19/10/2020
49
Temperatura y Escalas
Celsius
Fahrenheit
Kelvin
Expansión Térmica
Linear
Área
Volumen
Calorimetría
Calor Especifico
Cambio de Temperatura
Cambio de Fase
 con 
 con 
Resumen
49
19/10/2020
50
Ejercicio 25. Un anillo de acero, de 75 mm de diámetro interior a 20 °C, ha de ser calentado e introducido en un eje de latón de 75,05 mm de diámetro a 20 °C. 
¿A qué temperatura grados Kelvin y Farenger ha de calentarse el anillo? 
b) ¿A qué temperatura tendríamos que enfriar el conjunto para que el anillo saliera él solo del eje? 
 Otro Datos: coeficiente de dilatación del latón: 20 x 10-6 °C-1
Coeficiente de dilatación del acero: 12 x 10-6 °C-1
Ecuación de Dilatación Termina
19/10/2020
51
	Código de biblioteca	TEXTO
	621.38153 A17 
 	SEARS ZEMANSKY Y YOUNG. Física Universitaria. V2. Ed. Addison – Wesley – Long man, 1999. ISBN: 9684442785 (530/S32/V2). 
	530 G43 V. 1	Física para universitarios, Giancoli Douglas C. Pearson Educación
	530 S43 V. 1	Sears Francis W. Física universitaria Pearson Educación
	530 S49 V. 1	Serway RaymondA. Física para ciencias e ingenierías
	530.15 S49 T. 1	Serway Raymond A. - Jewett John W. Física I Thomson
	530.15 S49 T. 2	Serway Raymond A. - Jewett John W. Física II Thomson
	621.381 A34
 	SERWAY, R. A. (2001). Física. Tomo I. (4ta. Ed.). McGraw Hill. México. ISBN: 9701012968 (530/S42/T2/E2)
 Referencias Web
http://fisicayquimicaenflash.es/fisicapractica.htm
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/hframe.html
https://www.fisicapractica.com/presion-hidrostatica.php