ESCUELA
PREPARATORIA No. 3
TEMA:
TRABAJO FINAL
NOMBRE
DEL AUTOR: MARIA FERNANDA CASTRO ARANA
SEMESTRE:
2 D T.M.
MATERIA:
FISICA
GUADALAJARA; JALISCO 06 / 06 /13
“ELCALOR Y LA TEMPERATURA“
·
ENERGIA TERMICA
·
TEMPERATURA
·
CALOR Y EQUILIBRIO TERMICO
·
¿COMO SE TRANSFIERE EL CALOR?
|
La energía térmica es la
energía cinética (relacionada con el movimiento) media de un conjunto muy
grande de átomos o moléculas. Esta energía cinética media depende de la
temperatura, que se relaciona con el movimiento de las partículas (átomos y
moléculas) que constituyen las sustancias.
|
ENERGIA TERMICA
EJEMPLO DE
TRAYECTORIA CAOTICA SEGUIDA POR UNA MOLECULA DE UNA SUSTANCIA GASEOSA
“TEMPERATURA “
La temperatura es la medida de la energía
térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas mas empleadas
para medir esta magnitud son la ESCALA CELSIUS (o centígrada) y la escala
Kelvin. 1 
C
es lo mismo que 1 k, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin esta
a -273 ⁰ C.
C
es lo mismo que 1 k, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin esta
a -273 ⁰ C.
En
la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ⁰ C) ala temperatura de congelación
del agua y el valor 100 (100 ⁰ C ) ala temperatura de ebullición del agua. El intervalo
entre estas dos temperaturas se divide en 100 partes iguales cada una de las
cuales corresponde a 1 grado.
En
la escala Kelvin se asigno el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no
se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ⁰ C de escala Celsius.
Para
convertir ambas temperaturas, tenemos que tener en cuenta que:
T (K) = Ɨ (⁰C)+ 273
“CALOR Y EQUILIBRIO
TERMICO “
|
Cuando dos cuerpos
a distintas temperaturas se ponen en contacto, terminan igualando sus
temperaturas. Entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico.
Cuando dos sistemas
entran en contacto, las partículas con mayor energía cinética transfieren,
mediante choques, parte de su energía a las restantes partículas, de manera que
al final la energía cinética media de todo el conjunto es la misma.
Cuando dos sistemas
en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura
transfiere energía térmica al de menor temperatura hasta conseguir el
equilibrio térmico.
El calor es la
transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura
hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus
temperaturas se detiene la transmisión de energía.
|
las
moléculas chocan creando una igualación en la temperatura .
¿ COMO SE TRANSFIERE
EL CALOR?
|
En
la conducción se transmite energía térmica, pero no materia. Los átomos del
extremo que se calienta, empiezan a moverse más rápido y chocan con los
átomos vecinos transmitiendo la energía térmica.
|
“LEYES DE LOS GASES “
·
LEY DE
BOYLE-MARIOTTE
·
LEY DE
CHARLES
·
LEY DE
GAY LUSSAC
·
LEY
GENERA DEL ESTADO GASEOSO
·
LEY DE
GASES IDEALES
“LEY DE BOYLE-MARIOTTE”
En 1660 Robert
Boyle encontró una relación inversa entre la presión y el volumen de un gas
cuando su temperatura se mantiene constante
La expresión
matemática de la ley de Boyle indica que el producto de la presión de un gas
por su volumen es constante:
PV= K
P1V1= P2V2
Como muestra
la figura 1, Cuando se somete un gas a una presión de 4 atmósferas el volumen
del gas disminuye. Por lo tanto, A mayor presión menor volumen
Gas sometido a
presión de 4 atmosferas.
En la
figura 2, se observa que cuando se disminuye la presión a 1 atmósfera, el volumen
aumenta, debido a que los gases son compresibles. Por lo tanto A menor
presión Mayor volumen.
Gas sometido a presión de 1 atmósfera.
“ LEY DE
CHARLES”
|
“ LEY DE GAY LUSSAC”
La presión y la temperatura absoluta de un gas a
volumen constante, guardan una relación proporcional.
Esta relación fué determinada originalmente por G.
Amonton, quien en 1703 fabricó un termómetro de gas basado en este principio.
No obstante, por los estudios que realizó Gay-Lussac en 1802, la ley lleva su
nombre.
La figura 1. ilustra la ley de Gay-Lussac. En un
recipiente rígido, a volumen constante, la presión se dobla al duplicar la
temperatura absoluta.
Figura. 1.
La expresión matematica de esta ley es:
P/T=K``
P1/T1= P2/T2
“LEY GENERAL DEL ESTADO GASEOSO “
COMBINANDO LAS LEYES DE
CHARLES Y DE BOYLE-MARIOTTE TENEMOS:
EL VOLUMEN DE UNA
DETERMINADA MUESTRA DE GAS ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA TEMPERATURA
ABSOLUTA E INVERSAMENTE PROPORCINAL A LA PRESIÓN APLICADA:
V α T
P
V
= K T
P
PV= KT
PV =
K ……… (a)
T
CUANDO UN GAS PASA DE UN
ESTADO INICIAL CON SUS VALORES ESTABLECIDOS DE: PRESIÓN , VOLUMEN Y TEMPERATURA
A UN ESTADO FINAL EN EL CUAL LOS VALORES DE LAS TRES VARIABLES CAMBIAN, SE
ESTABLECE EL SIGUIENTE PLANTEAMIENTO:
ESTADO INICIAL ESTADO FINAL
proceso
“LEY
DE DE GACES IDEALES”
|
“DILATACION”
·
LINEAL
·
SUPERFICIAL
·
VOLUMETRICA
La
dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única
dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.
Para
estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra metálica de longitud
inicial L0 y temperatura θ0.
Si
calentamos esa barra hasta que la misma sufra una variación de temperatura Δθ,
notaremos que su longitud pasa a ser igual a L (conforme podemos ver en la
siguiente figura):
Matemáticamente
podemos decir que la dilatación es:
Pero
si aumentamos el calentamiento, de forma de doblar la variación de temperatura,
o sea, 2Δθ, entonces observaremos que la dilatación será el doble (2 ΔL).
podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional ala variación de temperatura.
podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional ala variación de temperatura.
Imaginemos
dos barras del mismo material, pero de longitudes diferentes.cuando calentamos
estas barras ,notaremos que la mayor se dilataria mas que la menos.
Podemos
concluir que , la dilatación es directamente proporcional al largo de las
barras cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud,pero de
materiales diferentes, notaremos que la dilatación será diferentes en las
barras.
Podemos
concluir que la dilatación depende del materia(sustancia) de la barra de los ítems
anteriores podemos escribir que la dilatación lineal es:
donde:
L0=longitud
inicial
L=longitud final
∆L=dilatación(DL>0)o
contracción(DL<0)
∆θ=θ˳-θ(variación de la temperatura)
𝜶= es una constante de proporcionalidad característica
del material que construye la barra denominadacomo coeficiente de dilatación térmica
lineal
De las ecuaciones
l y ll tendremos:
La ecuación
de la longitud final L= L ⃘ (1+𝜶.∆θ) corresponde a una ecuación
1⁰ grado y por tanto su
grafico será una recta inclinada donde:
L=f
(θ) è L=L ⃘ (1 + 𝜶.∆θ).
“DILATACION SUPERFICIAL”
Es
aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, o sea, la variación
del área del cuerpo
Para
estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar una placa metálica de área
inicial S0 y temperatura inicial θ0. Si la
calentáramos hasta la temperatura final θ, su área
pasará a tener un valor final igual a S.
La
dilatación superficial ocurre de forma análoga a la de la dilatación lineal;
por tanto podemos obtener las siguientes ecuaciones
:
“DILATACION VOLUMETRICA”
Es
aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación
del volumen del cuerpo.
Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar un cubo metálico de volumen inicial V0 y la temperatura inicial θ0. Si lo calentamos hasta la temperatura final, su volumen pasará a tener un valor final igual a V.
Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar un cubo metálico de volumen inicial V0 y la temperatura inicial θ0. Si lo calentamos hasta la temperatura final, su volumen pasará a tener un valor final igual a V.
La dilatación volumétrica ocurrió de forma análoga a la de la dilatación lineal; por tanto
podemos
obtener las siguientes ecuaciones:
