fisica temperatura
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ESTADOS DE LA MATERIA Y SUS DIFERENCIAS
Estado sólido
•A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa.
• Sus átomos se entrelazan formando estructuras cristalinas definidas que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente.
• Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión.
Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características:
Forma definida Volumen constante Cohesión (atracción) Vibración Rigidez Incompresibilidad (no pueden comprimirse) Resistencia a la fragmentación
Estado liquidoSi se incrementa la temperatura el sólido va "descomponiéndose" hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido.
El estado líquido presenta las siguientes características:
Cohesión menor No poseen forma definida. Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene. En el frío se comprime, excepto el agua. Posee fluidez a través de pequeños orificios.
ESTADO GASEOSO
Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:Cohesión casi nula.Sin forma definida. Su volumen sólo existe en recipientes que lo contengan. Pueden comprimirse fácilmente. Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor. Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.
Estado plasma
Es un gas ionizado, los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones o de todos ellos. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por electrones y cationes (iones con carga positiva), separados entre sí y libres, es un excelente conductor. Un ejemplo claro es el Sol.
Diferencias entre evaporación y ebullición.
El cambio de estado de líquido a gas se denomina vaporización. La vaporización puede tener lugar de dos formas:
A cualquier temperatura, el líquido pasa lentamente a estado gaseoso, el proceso se denomina evaporación. El paso es lento porque son las partículas que se encuentran en la superficie del líquido en contacto con la atmósfera las que se van escapando de la atracción de las demás partículas cuando adquieren suficiente energía para liberarse. Partículas del líquido que se encuentran en el interior no podrán recorrer demasiado antes de ser capturadas de nuevo por las partículas que la rodean.
MEDICIO DE UN ARBOL A SIMPLE OJOMétodo del leñador
Este sistema la idea es transferir visualmente la altura a una zona plana del terreno, dónde se pueda medir contando los pasos.Para lograr esto nos colocamos frente al objeto que deseamos medir (ejemplo: un árbol). Debemos procurarnos una rama pequeña y recta y la colocamos verticalmente frente a nosotros, cogiéndola por el lado inferior y estirando el brazo. La idea es que hagamos coincidir en nuestro campo visual el tamaño de la vara con el del árbol (de modo que el extremo inferior de la varita que sostenemos coincida con la base del árbol y la parte superior de la misma con la copa del árbol), esto se logra alejando o acercando el brazo.
Una vez que hemos hecho esto giramos nuestra mano pero sin retirar la parte inferior de la vara de la base del árbol y si la parte superior, que debe llegar a estar en posición horizontal. Si no hay un punto de referencia en este lugar le pedimos a un compañero que ponga una señal en este sitio (que nosotros le indicaremos sin mover la vara). La distancia entre la señal y la base del árbol será igual a la altura del mismo árbol.
El método de unidadesEste método también se basa en el efecto visual, pero en este caso en vez trasladar la distancia para luego medirla, utilizaremos una medida de referencia y esta será la que trasladaremos al objeto a medir en forma visual, para así obtener el valor de la altura directamente.
Para realizarlo se coloca un compañero (del cual conocemos su altura exactamente) al pie del árbol. También podríamos usar un báculo, el caso es tener un objeto con una medida conocida. Ahora nos alejamos suficientemente del objeto a medir y hacemos "encajar" visualmente un lapicero i o una ramita con la altura de nuestro báculo (o de nuestro compañero, según sea el caso) Una vez logrado esto, elevamos el lapicero tantas veces sea necesario para cubrir el árbol a medirse, de esta forma sabremos cuántas veces la altura de nuestro compañero mide el árbol.
Es fácil medir la altura de un árbol usando solo una regla.
Medir la altura de un árbol, un edificio o cualquier otro objeto es relativamente sencillo si se dispone de una regla. El procedimiento es el siguiente•Colocarse a una distancia conocida del objeto cuya altura H se quiere medir, en este caso el árbol. Llamamos D a esa distancia. •Extender el brazo mientras se sostiene una regla verticalmente a la altura de los ojos. Llamamos d a la distancia entre la mano y el ojo. •Cerrar uno de los ojos y con el restante determinar a cuantos centímetros de la regla corresponde la altura del árbol. A esa longitud medida en la regla la denominamos h. •Por semejanza de triángulos se obtiene que H/h = D/d. De esta relación se obtiene que la altura del árbol es:H = h.(D/d)
Punto de ebulliciónEs aquella temperatura en la
cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto del líquido.
Cálculo del punto de ebullición
donde:TB=Punto de ebullición normal en Kelvin
R= Constante ideal del gas, 8,314 J · K-1 · mol-1
P0= Presión del vapor a una temperatura dada, en atmósferas (atm)
ΔHvap= Calor de vaporización del líquido, J/mol
T0= La temperatura dada en Kelvin
ln= Logaritmo natural en base e
El punto de ebullición normal puede ser calculado mediante la fórmula de Clausius-Clapeyron:
Ejemplo :La temperatura normal de ebullición del agua es de 100 °C. ¿Cuál será el punto de ebullición del agua en Medellín (p = 640 torr) y Bogotá (p = 560 torr)?
Variación en T por p = 10 mm Hg
Te b normal (°C)Líquidos no
polaresLíquidos polares
50 0.380 0.320
60 0.392 0.330
70 0.404 0.340
80 0.416 0.350
90 0.428 0.360
100 0.440 0.370
110 0.452 0.380
120 0.464 0.390
130 0.476 0.400
Para Medellín: p = 760 torr – 640 torr = 120 torr = 120 mm Hg
F c = 120 mm Hg x 0.370 °C/10 mm Hg = 4.4 °C
Te = 100 °C – 4.4 °C = 95.6 °C.
Para Bogotá: p = 760 torr – 560 torr = 200 torr = 200 mm Hg
F c = 200 mm Hg x 0.370 °C/10 mm Hg = 7.4 °C
Te = 100 °C – 7.4 °C = 92.6 °C
ALTITUD DE LAS CAPITALES DE CADA PROVINCIA DE LA SIERRA.
PROVINCIA CAPITAL ALTITUD
Azuay Cuenca 2.550 msnm
Bolívar Guaranda 2668 msnm
Cañar Azogues 2518msnm
Carchi Tulcán 2950 msnm
Chimborazo Riobamba 2754 msnm
PROVINCIA CAPITAL ALTITUD
Cotopaxi Latacunga 2850 msnmImbabura Ibarra 2.192 msnmLoja Loja 2.060 msnmPichincha Quito 2850 msnmTungurahua Ambato 2500 msnm
ALTITUD DE LAS PROVINCIAS DE LA COSTA
PROVINCIA CAPITAL ALTITUD (m.s.n.m)
ESMERALDAS Esmeraldas 4
MANABI Portoviejo 36
GUAYAS Guayaquil 5
SANTA ELENA Santa Elena 0
LOS RIOS Babahoyo 500
EL ORO Machala 5
PROVINCIAS DEL ORIENTE
PROVINCIA CAPITAL ALTITUD (m.s.n.m)
SUCUMBIOS Nueva Loja 300
NAPO Tena 327
PASTAZA Puyo 950
ORELLANA F. De Orellana 527
MORONA SANTIAGO Macas 1070
ZAMORA CHINCHIPE
Zamora 924
REGION INSULAR
PROVINCIA CAPITAL ALTITUD (m.s.n.m)
GALAPAGOS Puerto Baquerizo Moreno
0
Principio de flotabilidadSegún el principio de ArquímedesEl empuje se calcula de acuerdo con el Principio de Arquímedes: “Todo cuerpo sumergido en un fluido de densidad d (líquido o gas) experimenta una fuerza vertical hacia arriba llamada empuje (E), que coincide con el peso del volumen de fluido igual al volumen (V) de la parte de cuerpo“Sumergido”
Principio de Arquímedes
Todo cuerpo sumergido con volumen V
Es igual al volumen expulsado
clases de flotabilidad
Existe tres tipos de flotabilidad que son:
Cuerpos que flotan:
Si E > P, el cuerpo flota.
Cuerpos que sumergidos que no alcanzan el fondo
Si E = P, el cuerpo queda en equilibrio.
Cuerpos que sumergidos que no alcanzan el fondo
Si E < P, el cuerpo se hunde
Analisis de cada compartimiento
Cuerpos que flotan:Para empezar, un objeto más denso que un fluido dado, no puede flotar en dicho fluido. Así que, para que un barco flote, es necesario que la densidad del barco sea menor que la del agua, y en efecto lo es porque aunque el barco esté hecho de hierro, hemos de tener en cuenta su volumen total, el cual contiene mucha cantidad de aire, de modo que todo el barco resulta menos denso que el agua del océano.
Cuerpos que sumergidos que no alcanzan el fondo
ds=dlLas dos fuerzas que actúan sobre un cuerpo sumergido tienen puntos de aplicación diferentes. El peso en el centro de gravedad del cuerpo, el empuje en el centro de gravedad del líquido desalojado. Para que haya equilibrio es necesario que ambos centros se encuentren en la misma vertical y que sean iguales.
Cuerpos que sumergidos que alcanzan el fondo
Tenemos un fluido X con su respectiva densidad, en el cual depositamos por ejemplo un cubo compuesto de material Y también con su respectiva densidad. Con lo que sabemos hasta este momento podemos concluir que el cubo se desplazara hasta el fondo del recipiente que contiene al fluido X si y solo si la densidad del material del cual esta compuesto nuestro cubo es mayor a la densidad del fluido Y. Claro siempre y cuando el cubo no tenga nada que le impida llegar hasta el fondo. Esto sucede porque nuestra ecuación de Empuje se nos convierte en:
Empuje - W = (densidad fluido X –densidad Y)g V c ** Resultado Negativo La Interpretación de esta ecuación puede ser la siguiente: Si el peso de cuerpo es mayor que el Empuje, la resultante de las fuerzas estará dirigida hacia abajo y el cuerpo sé hundirá
Experimento de flotabilidad
Anexo de flotabilidad
•SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADESGiga pascal (GPa), 109 Pa Mega pascal (MPa), 106 Pa Kilo pascal (kPa), 103 Pa Pascal (Pa), unidad derivada de presión del SI, equivalente a un newton por metro cuadrado ortogonal a la fuerza.
UNIDADES DE PRESIÓN
SISTEMA CEGESIMALBaria Sistema técnico gravitatorioKilogramo fuerza por centímetro cuadrado
(kgf/cm2) Gramo fuerza por centímetro cuadrado
(gf/cm2) Kilogramo fuerza por decímetro cuadrado
(kgf/dm2)
SISTEMA TÉCNICO DE UNIDADESMetro de columna de agua (mc.a.), unidad de
presión básica de este sistema Centímetro columna de agua Milímetro columna de agua (mm.c.d.a.) SISTEMA INGLÉSKSI = 1000 PSI PSI, unidad de presión básica de este
sistema. Libra fuerza por pulgada cuadrada (lbf/in2)
SISTEMA TÉCNICO INGLÉS• Pie columna de agua: un pie columna de agua
es equivalente a 0,433 (lbf/ft2), 2,989 kilo pascals (kPa), 29,89 milibars (mb) o 0,882 (pulgadas de Hg)
• Pulgada columna de agua OTROS SISTEMAS DE UNIDADES• Atmósfera (atm) = 101325 Pa = 1013,25
mbar = 760 mmHg • Milímetro de mercurio (mmHg) = Torricelli
(Torr) • Pulgadas de mercurio (pulgadas Hg) • Bar
DENSIDAD DEL AIREDensidad del aire, ρ (Griego: rho) (densidad del aire), es la masa por volumen de unidad de Atmósfera de la tierra, y está un valor útil adentro aeronáutica. Al igual que presión de aire, la densidad del aire disminuye con el aumento de altitud y de temperatura. En nivel del mar y en el °C 20, el aire seco tiene una densidad de aproximadamente 1.2 kg/m3.La densidad de agua, que es cerca de 1000
kg/m3 (1 ³ de g/cm), están cerca de 800 veces más que la densidad del aire.
LA DENSIDAD O DENSIDAD ABSOLUTA
La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva
donde ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen del determinado cuerpo.
DENSIDAD RELATIVA
La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)
donde ρr es la densidad relativa, ρ es la densidad de la sustancia, y ρ0 es la densidad de referencia o absoluta.
Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/L.
Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
UNIDADES DE LADENSIDADUnidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI): kilogramo por metro cúbico (kg/m³). gramo por centímetro cúbico (g/cm³). kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. El agua tiene
una densidad próxima a 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL). gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³). Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) o gramo
por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:
Unidades usadas en el Sistema Anglosajón de Unidades: onza por pulgada cúbica (oz/in3) libra por pulgada cúbica (lb/in3) libra por pie cúbico (lb/ft3) libra por yarda cúbica (lb/yd3) libra por galón (lb/gal) libra por bushel americano (lb/bu) slug por pie cúbico.
DENSIDAD MEDIA Y PUNTUALPara un sistema homogéneo, la fórmula masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.Sin embargo, un sistema heterogéneo no
presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción infinitesimal) del sistema, y que vendrá definida por
DENSIDAD APARENTE Y DENSIDAD REALLa densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.En el caso de un material mezclado con aire se
tiene:
La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.
