COLEGIO SOR JUANA INÉS DE LA CRUZ MERCEDES ROSAS

ATLAHUA TEMAS SELECTOS DE

FÍSICA I ING. JONATHAN

QUIROGA TINOCO

CALOR Y SUS PROPIEDADES

CALOR: es la regla que se transfiere de un sistema con mayor temperatura a otro de menor temperatura.es un solo sistema posible ha observar que el calor es le resultado de la energía que se genera por el cambio del estado de la materia.

La transferencia de energía sucede en forma espontanea siempre en un sentido de tal manera que pasa le objeto de mayor temperatura hacia otro cuerpo de menor temperatura .

En conclusión el calor es una transferencia de energía , por lo tanto será medido en joule al igual que otros tipos de energía y esto se debe a respetar en EL SISTEMA INTERNACIONAL

UNIDAD DE MEDICION

1 cal=4.186 J

1 cal=3.968x10^-3 BTU

1 BTU=1.005 Kj

1 BTU=252 cal

j S.I

CAL S.GGS

BTU S. ingles

TRES TRANSFERENCIAS DE CALOR

1.- CONDUCCION: común en los sólidos

La transferencia de energía llamada calor se da por la cercanía externa por el contacto que existe entre los dos sistemas , esto es debido a que la energía se trasladé de molécula a molécula, proporcionando así la transferencia en traslado. como ya lo sabemos las moléculas en los sólidos están extremadamente adyacentes por lo tanto la transferencia ocurre de manera rápida , sistemática y continua.los metales son ejemplos claros de alta transferencia.

2.- CONVECCION:

Ocurre por le cambio de densidad interna de dichos fluidos en donde también ocurrirá la transferencia de energía vía molecular pero de un carácter molecular , la convección es entonces el medio por el cual se calienta una olla de agua al ser expuesta por el fuego.

3.- RADIACION

En este caso de que la transferencia de energía no ocurra ni por conducción, entonces se realiza por un medio de radiación que se define como , la transferencia de energía por medio de ondas u ondulaciones denominada radiación térmica , que muchas veces no son posibles por el ojo humano.

Sin importar el tipo de mecanismo de transferencia siempre se realiza de aquel de menor temperatura hacia aquel de mayor a menor temperatura.

DILATACION Es todo aquello que hace a que sufran los cuerpos ala elevar su temperatura interna , es mas visible en los sólidos , pero se presenta, de igual manera en gases y líquidos.

En los sólidos la expansión molecular o dilatación es temporal , es decir después de retirada la fuente de calor y en la disminución de temperatura proviene de la contracción , es decir se regresa a su posición original.

Este fenómeno observable en fuerza metálicos expuestas al sol con los mismas vías de ferrocarril bajo el mismo efecto.

DILATACIÓN LINEAL

NOMENCLATURA.

F1 = ∞∙ℓu∙∆TF2= a)∆ℓ = ℓf ℓo b)∆T =Tf ToF3 = ∞ = ∆ℓ / ℓo∙∆TF4 = ℓf = ℓo[1+∞∆T]

∆ℓ __ dilatación_ m∞ __ conf...de. d lineal __1/kℓo __ longitud inicial __ mℓf __ longitud final __ mTf __ temperatura final __ k o c°To __ temperatura inicial __ k o c°∆T __ cambio de temperatura __ k o c°

DILATACION SUPERFICIAL

Modelo matemático

∆f=∆o[1+β.∆T

formulas complementarias

a) ∆A= Af Ao

b) ∆T = Tf To

c) β = 2.∞ NOMENCLATURA∆f__ área final __m²∆o __ área inicial __m²∆A__ dilatación superficial __ m²∆T__ cambio de temperatura __ k o c°Tf__ temperatura final __ k o c°To __ temperatura inicial __ k o c°β __ coef.de dilatación superficial __ 1/n o 1 / °c

DILATACION VOLUMETRICO

Es el tipo mas común de dilatación en los sólidos , particularmente los metales. Se define como el incremento de volumen producto de la elevación de temperatura debido a la presencia de una fuente de calor.

FORMULA

Vf = vo [1+(∞.∆T)]

NOMENCLATURA

AV__ dilatación volumétrica __m³

Vf __ volumen final __ m³

Vo __ volumen inicial __ m³

∆T __elevación de temperatura __ k o c°

Tf __ temperatura final __ k o c°

To __ temperatura inicial __ k o c°

__coeficiente de dilatación volumétrica__ 1/k o 1/ c°

∞ __ coeficiente de dilatación lineal __ 1/k o 1/ c°

LEYES DE LOS GASES

Se han deducido experimentalmente tres leyes que cumplen aproximadamente todos los gases, especialmente en condiciones de presión baja y temperatura alta.

LEY DEL BOYLE. ”A temperatura constante, el volumen de una mezcla gaseosa proporcional ala presión del gas “ es decir , PV-K1, donde K1 es una constante.

LEY DE CHARLES

“ Presión constante , el volumen de una muestra gaseosa es proporcional ala temperatura del gas , expresada en la escala absoluta o kelvin”.

La formulación matemática inicial era V=k2 (t +273,15) donde K2 es una constante y la t es la temperatura en grados centígrados . Kelvin representa un mínimo absoluto de temperatura . Esta temperatura es el origen la escala de temperatura llamada absoluta o Kelvin y simboliza con una T mayúscula .

LEY DE GAY-LUSSAC. “ a volumen constante , la presión ejercida por una muestra gaseosa es proporcional a la temperatura del gas en la escala absoluta “ es decir , p = K3t, donde k3 es una constante.

LA TORIA CINETICO.MOLECULAR DE LOS GASES

Fue desarrollada por L.Boltzmann y J.C.Maxwell. Esta teoría explica satisfactoriamente el comportamiento de los gases a partir de las siguientes hipótesis:

1.- un gas esta compuesto de un gran numero de partículas pequeñas (moléculas) de tamaño despreciable frente a las distancias entre ellas .

2.- las moléculas se mueven en movimiento rectilíneo , rápido , constante y casual.las moléculas chocan entre si y con la paredes en choques elásticos (es decir , no hay fuerzas de atracción o repulsión entre las moléculas , ni entre estas y el recipiente , diferentes a las del choque.

3.- cada molécula tiene una energía cinética (velocidad) propia que no tiene que ser igual a la de las restantes moléculas , pero al energía cinética promedio de todas las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta.

LEYES DE LOS GASES

Las moléculas de los gases se mueven continuamente debido a la temperatura. Cuando mayor sea la temperatura , con mas velocidad se moverán las moléculas. Pero la temperatura no se mide en la escala normal de temperaturas , la escala Celsius o Centígrada , si no en una escala Kelvin o escala absoluta.

Las moléculas de gas ocupan un volumen y ene l se mueven y desplazan.

Aunque en el sistema internacional el volumen se mida en metros cúbicos , cuando se trata de gases , el volumen que ocupa se mide en litros .

LEY DE BOYLE Y MARIOTTE

Al aumentar el volumen de un gas , las moléculas que lo componen se separan entre si y de las paredes del recipiente que lo contiene. Al estar lejos , chocaran menos veces y , por lo tanto , ejercerán una presión menor. Es decir , la presión disminuirá. Por lo contrario , si disminuye el volumen de un gas las moléculas se acercaran y chocaran mas veces con el recipiente, por lo que la presión será mayor. La presión aumentara .

Po x Vo = P1 X V1

TERMODINAMICA

Es fundamentalmente una ciencia fenomenológica, es decir una ciencia microscopia basada en las leyes generales inferidas del experimento independientemente de cualquier “modelo” microscopio de la materia su objeto es , a partir de unos cuentos postulados.

Debe tenerse presente que las predicciones teóricas de las magnitudes de estas propiedades están fuera del campo de la termodinámica su obtención proviene del experimento y de disciplinas como al teoría cinética y la mecánica estadística que trata directamente con las estructuras atómica y molecular de la materia.

SIATEMA TERMODINAMICO

Esta constituido por cierta cantidad de la materia o radiaciones en una región del espacio que nosotros consideramos para su estudio. Es importante que el sistema termodinámico y sus fronteras están determinados por le observador. De he hecho el observador determina el sistema a estudiar a traves de las restricciones que impone cuando lo elije por su estudio, estas restricciones pueden ser naturales , geométrica mecánica o térmica.

LOS SITEMAS TERMODINAMICOS SE PUEDEN CLASIFICAR EN :

CERRADO: tiene paredes impermeables al paso de la materia en otras palabras , el sistema no puede intercambiar materia con sus alrededores , y su masa permanece constante.

ABIERTO: puede existir intercambio de materia o de alguna forma de energía con sus alrededores.

AISLADO: no puede tener absolutamente ninguna interacción con sus alrededores; la pared resulta impermeable y la materia a cualquier forma de energía mecánica o no mecánica .

TIPOS DE VARIABLES TERMODINÁMICAS

V. Intensivas : son aquellas que resultan independientes de la extensión (geométrica) del sistema , como por ejemplo la presión y la densidad .estas propiedades no son aditivas ya que si medimos alguna obtendremos los mismos valores numéricos.

V. Extensivas : son aquellas proporciones ala extensiva del sistema y estas si resultan aditivas .El volumen , la energía etc. son ejemplos de propiedades extensivas

LEY CERO

LEONARDO DAVINCI y GALILEO quienes sabían que al contacto con un tercer cuerpo , usualmente el aire , dos o mas cuerpos en contacto con el se mezclaban de una manera apropiada hasta alcanzar una misma condición.

Esta ley nos permite diferenciar los cuerpos entre si con respecto a su significado de calentamiento. Este atributo que es una propiedad del sistema , lo identifican con su temperatura que resulta ser un concepto macroscópico.

LAS TRES IDEAS FIRMES DE LA LEY CERO

1.- la existencia de una variable de estado , llamada temperatura

2.- la igualdad de temperaturas como una condición para el equilibrio térmico entre dos sistemas, o entre partes del mismo sistema

3.- la existencia de un relación entre las variables independientes del sistema y la temperatura , llamada ecuación del estado.

Las propiedades que determinan el estado termodinámico de un sistema por ejemplo :

Presión P , y volumen V, la ley cero agrega la temperatura empírica .