TERMODINÁMICA. Termodinámica 7. Pregunta curiosa 1. Temperatura 2. Dilatación 5. Primera ley de...
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TERMODINÁMICA
Termodinámica
7. Pregunta curiosa
1. Temperatura 2. Dilatación
5. Primera ley de termodinámica 6. Principales máquinas térmicas
3. Calor
4. Cambio de fase
1. Temperatura
La temperatura es la medida de la energía cinética promedio que poseen las moléculas.
Escalas termométricas
Para elaborar una escala de temperatura, es necesario tener dos puntos de referencia: un punto de temperatura muy frío y un punto de temperatura muy caliente. Luego, se hacen las divisiones que uno quiere entre estos dos puntos.
1. TemperaturaEscalas termométricas
10015,273
18032
1000 KFC
Temperaturas conocidas
El agua se convierte en hielo a 0 ºC.
El agua hierve y se vaporiza a 100 ºC.
La temperatura de una persona es 37 ºC.
Celsius
Fahrenheit
Kelvin
0
32
273
100
212
373
Existen tres escalas que se usan comúnmente: la escala Fahrenheit (F), la escala centígrada o Celsius (C), y la escala absoluta o Kelvin (K).Estas escalas se relacionan mediante la siguiente expresión.
2. Dilatación
La dilatación es el aumento de las dimensiones de un cuerpo debido al incremento de su temperatura.
Clases de dilatación
TLL of 1
Toda dilatación es tridimensional, pero de acuerdo con las dimensiones y la forma del cuerpo se consideran tres tipos de dilatación.
Dilatación lineal. Se considera en los cuerpos donde predomina la longitud sobre el área de la sección transversal.
Lf: longitud finalLo: longitud inicialα: coeficiente de dilatación linealΔT: variación de temperatura
Lo
Lf
To
Tf
Se considera en los cuerpos donde predomina el área sobre el espesor.
TSS of 1
Sf: superficie finalSo: superficie inicialβ: coeficiente de dilatación superficialΔT: variación de temperatura
Dilatación volumétrica. Se considera en los cuerpos donde no hay predominancia de ninguna dimensión. TVV of 1
Vf: volumen finalVo: volumen inicialθ: coeficiente de dilatación volumétricoΔT: variación de temperaturaPara un mismo material, se cumple experimentalmente que:
3
2
2. Dilatación
3. Calor
El calor es una forma de energía en tránsito o de transferencia que aparece cuando se ponen en contacto sistemas a diferentes temperaturas.
Principio fundamental de la calorimetría
Al ponerse en contacto sistemas de distintas temperaturas, el calor se transfiere de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura, hasta que los sistemas alcancen una sola temperatura de equilibrio térmico.
Como la energía no se crea ni se destruye, se cumple que el calor que gana el sistema frío es igual al calor que pierde el sistema caliente.
Ejemplo:Al colocar hielo en un vaso con agua…
… el calor del agua se transfiere al hielo y este se fusiona. Si esperamos el tiempo suficiente, el hielo se fusionará completamente.
3. Calor
4. Cambio de fase
La materia puede presentarse en sus tres estados fundamentales: sólido, líquido o gaseoso. Un cambio de fase consiste en pasar de un estado a otro.
Propiedad
Todo cambio de fase a una presión determinada se produce a una temperatura constante.
LÍQUIDO
SÓLIDO VAPOR
Solid
ifica
ción
Fusi
ón
VaporizaciónC
ondensación
Sublimación
4. Cambio de fase
EjemploEl agua: Cuando el hielo se convierte a líquido, lo hace a 0 ºC y viceversa. Y cuando el líquido se convierte a vapor, lo hace a 100 ºC y viceversa.
5. Primera ley de termodinámica
El calor transmitido a una máquina térmica es igual al trabajo mecánico que efectúa dicha máquina más el incremento de su energía interna.
UWQ Fórmula
Q: calor transmitido a la máquinaW: trabajo realizado por la máquinaΔU: incremento de energía interna
La energía interna es la suma de todas las formas de energía al interior de la máquina. Es función de la temperatura.
EjemploLa primera máquina que utilizó este principio fue la máquina a vapor. Este tipo de máquina se utilizó para accionar trenes, barcos, grúas y, en general, toda maquinaria que necesitaba moverse.
Las máquinas a vapor impulsaron la revolución industrial, la cual comenzó en el siglo XIX.
6. Principales máquinas térmicas
Además de la máquina de vapor, existen otras máquinas que utilizan la primera ley de termodinámica.
Ejemplo 1
La refrigeradora contiene en la parte posterior un líquido refrigerante que circula por el circuito debido a la acción de un compresor.
Ejemplo 2La máquina de combustión interna usa gasolina. En la figura se puede observar un motor de cuatro tiempos.
Admisión Compresión Explosión Escape
Compresor
7. Pregunta curiosa
Cuando echamos hielo en un vaso de agua tibia, vemos que el agua se enfría debido a que el hielo se fusiona.
¿Por qué se enfría el agua? ¿Porqué no se calienta el hielo? Justifica tu respuesta.
Comparte con tus compañeros y profesor.