Fisica II

UNIDAD 2: CALOR, TEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICA

ENERGIA TERMICA

Energía Interna  ( U ) : Es la energía total de las partículas que lo constituyen, es decir,  la suma de todas las formas de energía que poseen sus partículas; átomos, moléculas e iones.

 Temperatura ( T ) : Es una medida de la energía cinética media de las partículas de un cuerpo, de modo que un cuerpo está a mayor temperatura que otro si la energía cinética media de sus partículas es mayor.

                - Termómetros :  Miden la temperatura

                - Escalas de Temperatura : Celsius ( Tc )

                                                               Kelvin ( T )

                                                               Fahrenheit ( Tf )

 Equivalencias :

°C a °F Multiplica por 9, divide entre 5, después suma 32

°F a °C Resta 32, después multiplica por 5, después divide entre 9

Dicho de otra manera...

De Fahrenheit a Celsius

 

De Celsius a Fahrenheit

 

De Kelvin a Celsius

 

De Celsius a Kelvin

 

Calor : La energía transferida entre dos cuerpos debido a una diferencia de temperatura se denomina Calor o Energía Térmica.

 * Formas de transferencia del calor : Conduccíon

                                                               Convección

                                                               Radiación

 Efectos del Calor :

                - Aumento de la temperatura

                - Cambio del estado de agregacion

                - Dilatación del cuerpo           

 Equilibrio Térmico : Cuando dos cuerpos con distintas temperaturas se ponen en contacto, llega un momento en el que estas temperaturas se estabilizan, a eso se le denomina "Equilibrio Térmico"

                 - Calor cedido (Qa) = Calor Ganado(Qb)

                                   Qa = Qb 

 Cambios de Estado :

                - Fusión : SOLIDO A LIQUIDO

                - Vaporización : LIQUIDO A GAS

                - Condensación : GAS A LIQUIDO

DILATACIÓN 

Todos los cuerpos materiales (sólidos, líquidos y gaseosos) experimentan una dilatación de su volumen cuando aumenta su temperatura interna. Dependiendo de la sustancia, cada una posee diferente comportamiento, el cual se registra con un coeficiente de dilatación específico para cada material. A excepción de los gases, se presentan tres tipos de dilatación para cuerpos sólidos y líquidos:

DILATACIÓN LINEAL

Es el incremento de la longitud (Primera Dimensión) de un cuerpo en forma de barra por su aumento interno de temperatura. Se llama Coeficiente de Dilatación Lineal (K) al incremento de longitud que experimenta la unidad de longitud al aumentar su temperatura en 1°C.

Nota: La unidad de medida de K es 1/°C, o también °C^-1.

Su fórmula es:

L_F: Longitud final

L_O: Longitud Inicial

T_F: Temperatura final
T_O: Temperatura inicial

DILATACIÓN SUPERFICIAL

Es el incremento del área (Segunda Dimensión) de un cuerpo en forma plana por su aumento interno de temperatura. Se llamaCoeficiente de Dilatación Superficial (K_S) al incremento del área que experimenta la unidad de superficie al aumentar su temperatura en 1°C.

El coeficiente de dilatación superficial K_S es igual al doble del coeficiente de dilatación lineal del mismo material, o sea:

K_S = 2*K

Su fórmula es:

A_F: Área final
_AO: Área Inicial
T_F: Temperatura final
T_O: Temperatura inicial

DILATACIÓN CÚBICA

Es el incremento del volumen (Tercera Dimensión) de un cuerpo en forma de un sólido geométrico por su aumento interno de temperatura. Se llama Coeficiente de Dilatación Cúbico (K_C) al incremento del volumen que experimenta la unidad de volumen al aumentar su temperatura en 1°C. 

El coeficiente de dilatación cúbico K_C es igual al triple del coeficiente de dilatación lineal del mismo material, o sea:

K_C = 3 * K

Su fórmula es:

V_F: Volúmen final
V_O: Volúmen Inicial
T_F: Temperatura final
T_O: Temperatura inicial

DILATACION TERMICA EN CUERPOS CON ESTADO LIQUIDO

Dilatación Liquida : La dilatación de los líquidos es similar a la dilatación cúbica de los sólidos, por tanto, depende del incremento de temperatura y de la naturaleza del líquido.

                                 V  =  Vo  ( 1  +  K  At )

V = Volumen inicial

Vo = Volumen final

K = Coeficiente de dilatación cúbica del liquido

At = Incremento de temperatura = (tf - to)

DILATACION TERMICA EN CUERPOS CON ESTADO GASEOSO

Dilatación Gaseosa : Experimentalmente se comprueba que la dilatación térmica de los gases no depende de su naturaleza, es decir, todos los gases experimentan el mismo incremento de volumen con un mismo incremento de temperatura

El coeficiente de dilatación de los gases, œ , es el mismo para todos ellos y su valor es :

                                    œ  =  1  /  273 

 El valor del volumen final de un gas que ha experimentado un incremento de temperatura  At  se calcula a partir de la siguiente expresión :

                                     V  = Vo  ( 1  +  œ  At )

V = Volumen final

Vo = Volumen inicial

œ = Coeficiente de Dilatación de los Gases