1. Calor y TemperaturaEquipo 9

2. Calor Es la suma de la energa cintica de todaslas molculas de una sustancia. Temperatura Es la medida de la energa cintica media de las molculas de una sustancia. 3. Transferencia de Calor El calor o energa trmica siempre se propaga de los cuerpos calientes a los fros, de tres maneras diferentes:a) Conduccinb) Conveccin c) Radiacin 4. Conduccin Forma de propagacin de calor, a travs de un cuerpo slido, debido al choque entre molculas. 5. Conveccin Es la propagacin del calor provocada por el movimiento de la sustancia caliente. 6. Radiacin Propagacin del calor por medio de ondas electromagnticas esparcidas, incluso en el vaco a una velocidad de 300mil Km/s 7. Medidas de la TemperaturaSe utilizan como medidas: En el SI: Los grados Kelvin (K) En el sistema CGS: Los grados Celsius (C) En el sistema Ingls: Los grados Fahrenheit (F) 8. Equivalencias Grados Celsius a Fahrenheit.F 1 .8 C32 Grados Fahrenheit a Celsius. F 32 C 1 .8 Grados Celsius a KelvinKC273 9. Aumento de la Temperatura Los cambios de temperatura afectan el tamao de los cuerpos. Al calentarse se dilatan , aumentando su tamao. Al enfriarse se contraen, disminuyendo su tamao. 10. Dilatacin Lineal En una barra de cualquier material, la dilatacin provoca un aumento en su longitud. A eso se le conoce como dilatacin lineal. 11. Coeficiente de Dilatacin Lineal Es el incremento de longitud que experimenta una varilla de determinada sustancia cuando su temperatura se eleva 1C y su longitud inicial es de 1m. Se calcula as:Lf L0 Donde: es el coeficiente deL 0 (T f T 0) dilatacin lineal en 1/CLf es la longitud final enmetrosL0 es la longitud inicial enmetrosTf es la temperatura finalT0 es la temperatura inicial 12. Coeficientes de Dilatacin LinealMATERIAL (1/ C) Hierro11.710-6Aluminio 22.410-6 Cobre 16.710-6 Plata 18.310-6 Plomo 27.310-6 Nquel12.510-6 Acero 11.510-6Zinc 35.410-6 Vidrio7.310-6 13. Si conocemos el coeficiente de dilatacin lineal de un material, podemos conocer su longitud final al aplicarle calor. A partir de la frmula del coeficiente de dilatacin. Lf L [10 (T fT ) 0 Donde: es el coeficiente de dilatacin lineal en 1/C Lf es la longitud final en metros L0 es la longitud inicial en metros Tf es la temperatura final 14. Ejercicios Un puente de acero de 100m de largo a 8Caumenta su temperatura a 24C. De cunto esahora su longitud?L0 = 100mLf L 0[1 (T f T 0) Lf =T0 = 8C100.0184 Lf=(100)[1+ 11.510-6 (24-Tf = 24C 8)] = 11.510- Lf=(100)(1.000184)6 15. Cul es la longitud de una varilla de aluminio al disminuir la temperatura a -3C. Si a 30C tiene una longitud de 1.2m? L0 = 1.2mLf L 0[1 (T f T 0)Lf = 1.1991m T0 = 30C Lf=(1.2)[1+ 22.410-6 (-3- Tf = -3C 30)] Lf=(1.2)(0.9992608) = 22.410- 6 16. Dilatacin de rea Cuando una lmina se calienta, esta incrementa su tamao en sus 2 dimensiones, largo y ancho. Incrementando su rea en funcin de dichas dimensiones. 17. Coeficiente de dilatacin de rea Es el incremento en el rea que experimenta una lmina de determinada sustancia cuando su temperatura se eleva 1C y su rea inicial es de 1m2. Se calcula duplicando el valor del coeficiente de dilatacin lineal. As: = 2 = Coeficiente de dilatacin de rea = Coeficiente de dilatacin lineal 18. Coeficientes de Dilatacin dereaMATERIAL (1/C) Hierro23.410-6Aluminio 44.810-6 Cobre 33.410-6 Plata 36.610-6 Plomo 54.610-6 Nquel25.010-6 Acero 23.010-6Zinc 70.810-6 Vidrio14.610-6 19. Conociendo el coeficiente de dilatacin por rea podemos saber el rea que tendr una superficie de cualquier material al aplicarle calor. A partir de la ecuacin del coeficiente de dilatacin de rea tenemos: Af A 0[1(T fT 0 )]Donde: es el coeficiente de dilatacinlineal en 1/CAf es el rea final en metroscuadradosA0 es el rea inicial en metroscuadradosTf es la temperatura final 20. Ejercicios A una temperatura de 40C, una lmina de cobretiene un rea de 10m2. Si se aumenta la temperaturaa 100C, Cul ser su rea?A0 = 10m2 AfA 0[1 (T f T 0 )] Lf =T0 = 40C 10.020004m2Af = (10)[1+ 33.410-6 (100-Tf = 100C40)] = 33.410- Lf =(10)(1.002004)6 21. Si a una lmina de zinc de 30m2 a 28C, disminuimos su temperatura a -3C. Cul sera su rea?A0 = 30m2 AfA 0[1 (T f T 0 )]Lf =T0 = 28CAf = (30)[1+ 70.810-6 (-3- 29.934156m2Tf = -3C 28)] = 70.810-6 Af =(30)(0.9978052) 22. Dilatacin cbica Implica el aumento en las dimensiones de un cuerpo: largo, ancho y alto, al aplicarse calor, lo que significa un incremento de volumen. 23. Coeficiente de Dilatacin Cbica Es el incremento de volumen que experimenta un cuerpo de determinada sustancia, de volumen igual a la unidad, al elevar su temperatura un grado Celsius. Equivale al triple del coeficiente de dilatacin lineal. As: 3 = Coeficiente de dilatacin cbica = Coeficiente de dilatacin lineal 24. Coeficientes de Dilatacin CbicaMATERIAL (1/C)Hierro35.110-6Aluminio44.810-6Cobre 50.110-6Mercurio18210-6Glicerina 48510-6Alcohol Etlico 74610-6 Petrleo 89510-6Acero 34.510-6Vidrio21.910-6 25. Conociendo el coeficiente de dilatacin cbica de una sustancia, podemos calcular el volumen que tendr al variar su temperatura con la siguiente expresin:Vf V 0[1 (T f T 0 )]Donde: es el coeficiente de dilatacin cbica en1/CVf es el volumen final en metros cbicos.V0 es el volumen inicial en metroscbicos.Tf es la temperatura final.T0 es la temperatura inicial. 26. Ejercicios Si se tienen 2m3 de alcohol etlico a 25 y se reduce la temperatura a -1C. Cul ser el volumen que ocupe? V0 = 2m3 Vf V 0[1(T f T 0 )] T0 = 25C Vf = (2)[1+ 74610-6 (-1- Tf = -1C 25)] = 74610-Vf = (2)(0.980604) 6 Vf = 1.961208m3 27. 0.5 m3 de mercurio se encuentran a unatemperatura de 0C. Cul ser su volumen si seaumenta la temperatura a 100C?V0 = 0.5m3Vf V 0[1 (T f T 0 )]T0 = 0CVf = (0.5)[1+ 18210-6 (0-Tf = 100C100)] Vf = (0.5)(0.9818) = 18210- Vf = 0.4909m36 28. Capacidad Calorfica Se le conoce como capacidad calorfica a la relacin existente entre la aplicacin de calor a un cuerpo y la variacin de la temperatura de este al aplicar dicho calor. Se expresa:El calor puede estar expresado en Qcaloras,C kcal, joule, erg o Btu; y la temperaturaen C, TK, o F; las unidades de la capacidadcalorficapueden ser en:cal/oC, kcal/oC, J/oC, J/oK,erg/oC, Btu/oF. 29. Calor Especfico El calor especfico de una sustancia es igual a la capacidad calorfica dividida entre su masa. Entonces se tiene que: C Y como C= Q/Ce T, entonces se tiene: mQCem T DondeCe= Calor especfico expresado en cal/gC Q= Calor aplicado en caloras.m= Masa de objeto, dado en kg. T= Variacin en la temperatura en C 30. El calor especfico se puede entender como la cantidad de calor que necesita un gramo de una sustancia para elevar su temperatura un grado Celsius. Podemos obtener el siguiente despeje de la formula:QmC e T 31. Ejercicios Qu cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 5 kg para que eleve su temperatura de 2C a 80C? m= 5Kg Q mC e T T= 80-20=40CQ= (5)(0.056)(40) Ce=0.056cal/gCQ=11.2 cal