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Temperatura y Dilatación.Temperatura y Dilatación.NM2NM2

Profesor: Ignacio Miranda C.

Temperatura.Temperatura.

• Es una propiedad que relaciona que tan “caliente” o “frió” esta un material.

Equilibrio TérmicoEquilibrio Térmico

• Suponga que tiene dos cuerpo con distintas temperaturas, uno en contacto con otro y lejos de influencias externas.

Equilibrio térmico.Equilibrio térmico. • Podrá verificarse que el cuerpo más caliente comenzara

a enfriarse, mientras que el que presenta una menor temperatura tendera a calentarse.Finalmente podrá notarse que ambos cuerpos presentan la misma temperatura, a partir de este punto, las temperaturas de los cuerpos no sufrirán alteraciones. Alcanzando el estado llamado:

EQUILIBRIO TÉRMICOEQUILIBRIO TÉRMICO

Equilibrio térmico.Equilibrio térmico.

• ¿Cual será la temperatura final cuando se alcance el equilibrio térmico?

30ºC30ºC

Termómetros.

• La comparación de temperatura mediante el tacto sólo proporciona una idea cualitativa de dichas cantidades. Para que la temperatura pueda considerarse una cantidad física es necesario poder medirla con la finalidad de tener un concepto cuantitativo de la misma.

• Como sabe esta medición se realiza con TERMOMETROSTERMOMETROS

Termómetro de gas

Termómetro clínico.Termómetro clínico.

Termómetro de Máxima y MínimaTermómetro de Máxima y Mínima

Escala TermométricasEscala Termométricas

• Escala Celsius.• Escala Kelvin.• Escala Farenheit.

Escala Celsius.

• Anders Celsius (1701-1744) astrónomo sueco que realizo diversos trabajos en el campo de la astronomía y de las geociencias. Su nombre se hizo conocido por la invención de la escala centígrada de temperatura.

Escala Celsius.

• En la construcción de escalas se adoptan ciertas convenciones arbitrarias, lo que condujo a la existencia de un a gran diversidad de escalas termométricas en el mundo.

• Para terminar con esto los científicos sugirieron la adopción de una escala única hoy la escala Celsius es utilizada en casi todos los países del mundo.

Graduación de la escala Celsius.Graduación de la escala Celsius.• 1) Se introduce una mezcla de hielo y

agua en equilibrio térmico (hielo fundente) a una presión de 1 atm. Se espera a que el termómetro entre en equilibrio térmico con la mezcla y se

establece este punto como 0.

Graduación de la escala Celsius.Graduación de la escala Celsius.• 2º Después , el termómetro se

introduce en agua hirviendo, o en ebullición, a la presión de 1 atm. En el punto en que la columna se estabiliza, se marca 100. entonces podemos decir que la temperatura del agua hirviente es:

Graduación de la escala Celsius.Graduación de la escala Celsius.

• 3) Se divide el intervalo entre 0⁰ y 100⁰ en cien partes iguales, extendiendo la graduación tanto hacia arriba de 100⁰ como hacia debajo de 0⁰, de esta forma cada división corresponde a 1⁰ C.

Comportamiento del agua para Comportamiento del agua para distintas temperaturas.distintas temperaturas.

Lord KelvinLord Kelvin• William Kelvin, Lord Kelvin (1824- 1904) físico,

matemático, inventor e ingeniero ingles, sus trabajos contribuyeron enormemente al desarrollo científico del siglo pasado, fue uno de los responsables del tendido del primer cable submarino para telecomunicación en el océano atlántico , siendo nombrado por esto Sir por la Reina Victoria, publico mas de 600 trabajos vinculados a la ciencia, destacando la creación de la escala Kelvin.

Escala Kelvin.Escala Kelvin.• Otra escala utilizada universalmente, en los medios

científicos es la escala Kelvin conocida también como escala absoluta.

• La idea de crear esta escala surgió de la idea de conocer las temperaturas máximas y minutas a las que puede alcanzar un cuerpo.

• Se comprobó que teóricamente, no hay un limite superior para la temperatura que puede alcanzar un cuerpo.

Escala Kelvin.Escala Kelvin.

• Los estudios realizados en los grandes laboratorios ponen de manifiesto que es imposible obtener una temperatura inferior a -273 ºC-273 ºC

Extrapolación escala Kelvin.Extrapolación escala Kelvin.


• Entonces el limite inferior para la temperatura de un cuerpo es -273 ºC. Esta

temperatura recibe el nombre de Cero Absoluto.

• El punto de origen de la escala Kelvin es el cero absoluto, (representado por 0 K) y se espacia con intervalos de 1ºC, es decir:

Escala Kelvin.Escala Kelvin.• 0 K corresponde a -273ºC0 K corresponde a -273ºC• 1 K corresponde a -272ºC1 K corresponde a -272ºC• 2 K corresponden a -271ºC2 K corresponden a -271ºC .. .. ..• 273 K corresponden a 0ºC273 K corresponden a 0ºC .. .. ..• 373 K corresponden a 100ºC373 K corresponden a 100ºC

Equivalencia entre escala Celsius y Equivalencia entre escala Celsius y Kelvin.Kelvin.

• De modo general designando por la letra T la temperatura Kelvin, y por tc la temperatura Celsius correspondiente, es fácil calcular:


T = tc +273

CalcularCalcular

• ¿A cuantos grados Kelvin corresponden 125ºC?

398 K398 K

¿A cuantos grados Kelvin corresponden 45ºC?

318 K318 K

CalcularCalcular

• ¿A cuantos grados Celsius corresponden 305 K?

32 ºC32 ºC

• ¿A cuantos grados Celsius corresponden 265 K? -8 ºC-8 ºC

Temperaturas Notables.Temperaturas Notables.

Dilatación de Sólidos.Dilatación de Sólidos.

• Un hecho conocido es que los materiales aumentan su tamaño, es decir, se dilatan cuando estos elevan su temperatura, sin importar si son sólidos líquidos o gaseosos.

Dilatación de Sólidos.Dilatación de Sólidos.

• Downloads\dilatacion solidos.mpg

Dilatación de Gases.Dilatación de Gases.

• Downloads\dilatacion gas.mpg

Dilatación de Líquidos.Dilatación de Líquidos.

• Downloads\dilatacion liquidos.mpg

• Los átomos que constituyen una sustancia sólida se encuentran distribuidos ordenadamente, lo cual se conoce como: RED RED CRITISTALINACRITISTALINA

• Estos átomos se encuentran constante en vibración respecto a una posición media de equilibrio, cuando la temperatura aumenta se produce un aumento en la agitación de los átomos alejándose de su posición de equilibrio, como resultado se produce una dilatación del sólido.

Dilatación Lineal.Dilatación Lineal.

Dilatación Lineal.Dilatación Lineal.• ∆L =Aumento de longitud.• α = Coeficiente de dilatación

lineal.• L0 = Longitud inicial.

• ∆t = Variación de temperatura

∆L = αL0∆t

Coeficiente de dilatación lineal.Coeficiente de dilatación lineal.

• Este es un valor especifico para cada material que nos indica cuales experimentan mayor o menos dilatación lineal, si unidad de medida es ºC-1

Constantes de Dilatación Lineal.

SustanciaSustancia ºC ºC -1-1

Aluminio 23x10-6

Cobre 17x10-6

Vidrio 0.7x10-6

Zinc 25x10-6

Tungsteno 4x10-6

Plomo 29x10-6

Acero 11x10-6

Calcular:• Calcular la dilatación de una barra de cobre de longitud inicial

12.9 m, que se le eleva su temperatura desde los 36ºC hasta 78ºC

R= 9,21x10R= 9,21x10-3-3m o 0,92 cm (*)m o 0,92 cm (*)• Lo que equivale a menos de 1 cm.Lo que equivale a menos de 1 cm.

Entonces cual será la longitud finalR= 12,90921 mR= 12,90921 m

Calcular:

• Se tiene una barra de plomo que inicialmente mide 42,3 m y que se encuentra a 25ºC, y se sabe además que presento un incremento de 0,042 m ¿a qué temperatura debe elevarse la barra para que alcance esta expansión.?

R= 59,23 ºCR= 59,23 ºC

Dilatación Superficial.

• Corresponde a la dilatación que experimentan objetos en 2 dimensiones es decir largo y ancho.

∆A = βA0∆t

β= 2α


• Determine el aumento en la superficie de una placa de 40cm de largo por 30 cm de ancho, sabiendo que esta es de aluminio y se encuentra a 28ºC y aumenta hasta 125ºC

• R= 5,35x10-4 m2

• Superficie total:

R = 0.120535m2


• Se tiene una circunferencia de plomo que inicialmente mide 60 cm de diámetro y que se encuentra a 21ºC, se sabe además que presento un incremento de 1,045 x10-3 m2 ¿a qué temperatura debe elevarse la circunferencia para que alcance esta expansión.?

• R ≈ 84º CR ≈ 84º C

Dilatación Superficial.• Calcule el área inicial que tenia una placa de acero que experimento una

variación de temperatura de 58ºC y que debido a esto se expandió 2x10-

4m2

R= 0.156 mR= 0.156 m22

Dilatación Volumétrica

• Es aquella en la predomina la variación en tres (3) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo, el ancho y el alto.

∆V =γ0V0∆t

γ=2α


• Determine el aumento en el volumen de una cubo de 40 cm de lado, sabiendo que este es de Zinc y se encuentra a 22 ºC y aumenta hasta 229 ºC

• R ≈ 9,93x10R ≈ 9,93x10-4-4 m m33

• Volumen total:

• R ≈ 0,064993 mR ≈ 0,064993 m33

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