NOMBRE:

Diego Armando Ortiz Snchez

PROFESOR:

Ing. Maugro Joseim Gmez Roblero

MATERIA:

Fsica II

TRABAJO:

Investigacin sobre: termologa, temperatura, calor, escalas termomtricas

y cantidad de calor.

ESPECIALIDAD:

Ofimtica

SEMESTRE:

5to semestre

GRUPO:

A

FECHA DE ENTREGA:

25/11/2015

MOTOZINTLA DE MENDOZA, CHIAPAS

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INDICE

OBJETIVOS 3

INTRUDUCCION 4

DESARROLLO 5- 23

CONCLUSION 24

BIBLIOGRAFIAS.. 25

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OBJETIVOS

Comprender los conceptos de termologa, temperatura, calor, escalas

termomtricas y la cantidad de calor.

Comprender algunas de las frmulas para poder desarrollar ejercicios.

Cuando se comprenda bien los conceptos, ayudar a otras personas que no

logren entenderle.

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INTRODUCCION

En esta investigacin aprenderemos de qu trata la termologa, la temperatura,

calor, escalas termomtricas y la cantidad de calor. Para que tengamos claro a

que se refieren, ya que estos conceptos son muy importantes que lo tengamos

muy claro y debemos aprender a que se deben cada uno de estos conceptos.

Todos estos conceptos son importantes en la fsica ya que el estudio de la fsica

depende de esto.

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1. TERMOLOGIA

1.1 CONCEPTO

Es la parte de la fsica que estudia el calor y sus efectos sobre la materia. Ella es

el resultado de una acumulacin de descubrimientos que el hombre ha hecho

desde la antigedad, atingiendo su clmax en el siglo XIX gracias a cientficos

como Joule, Carnot, Kelvin y muchos otros.

1.2 Temperatura y Calor:

Temperatura: Las partculas constituyentes de los cuerpos estn en continuo

movimiento. Entendemos como temperatura la grandeza que mide el estado de

agitacin de las partculas de un cuerpo, caracterizando su estado trmico.

Calor: Es una forma de energa en trnsito de un cuerpo de mayor temperatura

para otro de menor temperatura.

Se estableci como unidad de cantidad de calor la calora (cal).

Se dice calora (cal) a la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura

de un gramo de agua de 14,5C a 15,5C, bajo presin normal.

En el Sistema Internacional de unidades, la unidad de calor es el Joule (J). La

relacin entre calora y Joule es: 1 cal = 4,186 J. Podemos utilizar tambin un

mltiplo de calora llamado kilocalora.

1Kcal = 1000 cal

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Equilibrio trmico: Dos cuerpos, con temperaturas iniciales distintas, puestos en

contacto, despus de cierto tiempo llegan a la misma temperatura. Ese estado

final llamase equilibrio trmico.

P.S.: Dos cuerpos que estn en equilibrio trmico con un tercero, estn en

equilibrio trmico entre s.

1.3 Termmetros y Escalas Termomtricas: Termmetro es un aparato que permite medir la temperatura de los cuerpos.

Una escala termomtrica corresponde a un conjunto de valores numricos donde

cada uno de dichos valores se asocia a una temperatura.

Para graduar a las escalas se eligi, para puntos fijos, dos fenmenos que se

reproducen siempre en las mismas condiciones: la fusin del hielo y la ebullicin

del agua, ambos bajo presin normal.

1er. Punto Fijo: corresponde a la temperatura de fusin del hielo, llamado punto

del hielo.

2do. Punto Fijo: corresponde a la temperatura de ebullicin del agua, llamado

punto de vapor.

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El intervalo de 0C a 100C y de 273K a 373K est dividido en 100 partes iguales y

cada una de las divisiones corresponde a 1C y 1K, respectivamente. En la escala

Fahrenheit el intervalo de 32F a 212F est dividido en 180 partes.

La escala Fahrenheit es generalmente utilizada en los pases de habla inglesa. La

escala Kelvin es llamada escala absoluta de temperatura.

1.4 Ecuacin Termomtrica:

Podemos relacionar la temperatura de un cuerpo con la propiedad termomtrica

por la funcin de 1er. grado: t = aG + b

Dnde: a y b son constantes y a 0.

G es la grandeza termomtrica.

t es la temperatura.

A esa funcin denominamos ecuacin termomtrica.

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2. TEMPERATURA

2.1 CONCEPTO

Es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un

termmetro. En fsica, se define como una magnitud escalar relacionada con la

energa interna de un sistema termodinmico, definida por el principio cero de la

termodinmica. Ms especficamente, est relacionada directamente con la parte

de la energa interna conocida como energa cintica, que es la energa

asociada a los movimientos de las partculas del sistema, sea en un sentido

traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que sea mayor la

energa cintica de un sistema, se observa que ste se encuentra ms caliente;

es decir, que su temperatura es mayor.

En el caso de un slido, los movimientos en cuestin resultan ser las vibraciones

de las partculas en sus sitios dentro del slido. En el caso de un gas ideal

monoatmico se trata de los movimientos traslacionales de sus partculas (para

los gases multiatmicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse

en cuenta tambin).

La nica y ms precisa forma de medir la temperatura es a travs de un

termmetro, el o los cuales pueden estar calibrados segn diversas escalas de

medicin de la misma. La unidad de temperatura en el sistema internacional de

unidades es el Kelvin, en tanto y fuera de un contexto cientfico nos encontramos

con el uso de otras escalas como ser la escala Celsius o centgrada y en aquellos

pases de origen anglosajn la Fahrenheit.

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Un concepto estrechamente vinculado al de la temperatura es el de sensacin

trmica, porque contrariamente a lo que muchos creen el calor o el fro que

percibimos estar determinado por la sensacin trmica que con la temperatura

real. Por eso en pocas de mucho fro o de mucho calor, se suele prestar ms

atencin y hacer mayor hincapi en la sensacin de fro y de calor que impera ms

que en la temperatura real que capaz no nos dice realmente lo que nuestro cuerpo

siente.

La temperatura est ntimamente relacionada con la energa interna y con la

entalpa de un sistema: a mayor temperatura mayor sern la energa interna y la

entalpa del sistema.

La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, que no depende del tamao

del sistema, sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la

cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.

Entonces, la sensacin trmica es la forma en la cual el cuerpo humano percibe la

temperatura de los objetos y del entorno, aunque obviamente esta medicin es

mucho ms compleja y estar supeditada y permeable a diferentes sensaciones,

es posible simular en un termmetro la sensacin trmica tal cual la percibe un

cuerpo humano.

2.2 UNIDADES DE TEMPERATURA

Relativas:

Grado Celsius (C).

Grado Fahrenheit (F).

Grado Raumur (R, Re, R). Usado para procesos industriales

especficos, como el del almbar.

Grado Rmer o Roemer. En desuso.

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Grado Newton (N). En desuso.

Grado Leiden. Usado para calibrar indirectamente bajas temperaturas. En

desuso.

Grado Delisle (D) En desuso.

Absolutas

Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se

conocen como escalas a dos puntos. Sin embargo en el estudio de la

termodinmica es necesario tener una escala de medicin que no dependa de las

propiedades de las sustancias. Las escalas de ste tipo se conocen como escalas

absolutas o escalas de temperatura termodinmicas.

Kelvin (K)

Rankine (R o Ra)

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2.3 CONVERSIONES DE TEMPERATURA

Kelvin Grado Celsius

Grado Fahrenheit

Rankine Grado Raum

ur

Grado Rmer

Grado Newto

n

Grado Delisle

Kelvin

K =

Re + 273,15

K = (Ro - 7,5)

+ 273,15

K =

N + 273,15

K = 373,15 - De

Grado Celsius

C = (F -

32)

C = (Ra -

491,67)

C =

Re

C = (Ro -

7,5)

C =

N

C = 100 - De

Grado Fahrenheit

- 459,67

F = C + 32

F =

Re + 32

F = (Ro -

7,5) + 32

F =

N + 32

F = 121 - De

Rankine

Ra = (C + 273,15)

Ra =

Re + 491,67

Ra = (Ro -

7,5) + 491,67

Ra =

N + 491,67

Ra = 171,67 - De

Grado Raumur

Re = C

Re = (F -

32)

Re = (Ra -

491,67)

Re = (Ro -

7,5)

Re =

N

Re = 80 - De

Grado Rmer

Ro =(K -

273,15) +7,5

Ro =

C +7,5

Ro = (F -

32) +7,5

Ro = Ra -

491,67 +7,5

Ro =

Re +7,5

Ro =

N +7,5

Ro = 60 - De

Grado Newton

N = (K -

273,15) N = C

N = (F -

32)

N = (Ra -

491,67)

N =

Re

N = (Ro -

7,5)

N = 33 - De

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Grado Delisle

De = (373,15 -

K)

De = (100 -

C)

De = (121 -

F)

De = (580,67 -

Ra)

De = (80 -

Re)

De = (60 -

Ro)

De = (33 - N)

2.4 EJEMPLO

El punto de fusin de la sal de mesa ocurre a los 1,474F. Expresa esta

temperatura en Celsius y en Kelvin.

Solucin:

Primero convertiremos de Fahrenheit a Celsius

C = 5/9 x (F 32)

C = 5/9 x (1474 32)

C = 5/9 x 1442

C = 801C

Ahora convertiremos de Celsius a Kelvin

K = C + 273.15

K = 801 + 273.15

K = 1,074 K

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3. CALOR

3.1 CONCEPTO

El calor se define como la transferencia de energa trmica que se da entre

diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a

distintas temperaturas, sin embargo en termodinmica generalmente el trmino

calor significa transferencia de energa. Este flujo de energa siempre ocurre

desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura,

ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio

trmico (ejemplo: una bebida fra dejada en una habitacin se entibia).

La energa calrica o trmica puede ser transferida por diferentes mecanismos de

transferencia, estos son la radiacin, la conduccin y la conveccin, aunque en la

mayora de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor

grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energa trmica. La

energa existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es

el proceso mediante el cual la energa se puede transferir de un sistema a otro

como resultado de la diferencia de temperatura.

3.2 CALOR ESPECFICO

El calor especfico es la energa necesaria para elevar 1 C la temperatura de un

gramo de materia. El concepto de capacidad calorfica es anlogo al anterior pero

para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la

estructura qumica de la misma).

El calor especfico es un parmetro que depende del material y relaciona el calor

que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento

de temperatura.

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3.3 CALOR LATENTE

Un cuerpo slido puede estar en equilibrio trmico con un lquido o un gas a

cualquier temperatura, o que un lquido y un gas pueden estar en equilibrio trmico

entre s, en una amplia gama de temperaturas, ya que se trata de sustancias

diferentes. Pero lo que es menos evidente es que dos fases o estados de

agregacin, distintas de una misma sustancia, puedan estar en equilibrio trmico

entre s en circunstancias apropiadas.

Un sistema que consiste en formas slida y lquida de determinada sustancia, a

una presin constante dada, puede estar en equilibrio trmico, pero nicamente a

una temperatura llamada punto de fusin.

A esta temperatura, se necesita cierta cantidad de calor para poder fundir cierta

cantidad del material slido, pero sin que haya un cambio significativo en su

temperatura. A esta cantidad de energa se le llama calor de fusin, calor latente

de fusin o entalpa de fusin, y vara segn las diferentes sustancias

3.4 CAMBIOS DE FASE

En la naturaleza existen tres estados usuales de la materia: slido, lquido y

gaseoso. Al aplicarle calor a una sustancia, sta puede cambiar de un estado a

otro. A estos procesos se les conoce como cambios de fase. Los posibles cambios

de fase son:

De estado slido a lquido, llamado fusin,

De estado lquido a slido, llamado solidificacin,

De estado lquido a gaseoso, llamado evaporacin o vaporizacin,

De estado gaseoso a lquido, llamado condensacin,

De estado slido a gaseoso, llamado sublimacin progresiva,

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De estado gaseoso a slido, llamado sublimacin regresiva o deposicin,

De estado gaseoso a plasma, llamado ionizacin.

De estado plasma a gaseoso, llamado Desionizacin

3.5 TRANSMISN DE CALOR

El calor puede ser transmitido de tres formas distintas: por conduccin, por

conveccin o por radiacin.

Conduccin trmica: es el proceso que se produce por contacto trmico

entre dos o ms cuerpos, debido al contacto directo entre las partculas

individuales de los cuerpos que estn a diferentes temperaturas, lo que

produce que las partculas lleguen al equilibrio trmico. ejemplo: cuchara

metlica en la taza de t.

Conveccin trmica: slo se produce en fluidos (lquidos o gases), ya que

implica movimiento de volmenes de fluido de regiones que estn a una

temperatura, a regiones que estn a otra temperatura. El transporte de

calor est inseparablemente ligado al movimiento del propio medio.

Ejemplo: los calefactores dentro de la casa.

Radiacin trmica: es el proceso por el cual se transmite a travs de ondas

electromagnticas. Implica doble transformacin de la energa para llegar al

cuerpo al que se va a propagar: primero de energa trmica a radiante y

luego viceversa. Ejemplo: La energa solar.

La conduccin pura se presenta slo en materiales slidos. La conveccin siempre

est acompaada de la conduccin, debido al contacto directo entre partculas de

distinta temperatura en un lquido o gas en movimiento. En el caso de la

conduccin, la temperatura de calentamiento depende del tipo de material, de la

seccin del cuerpo y del largo del cuerpo. Esto explica por qu algunos cuerpos se

calientan ms rpido que otros a pesar de tener exactamente la misma forma, y

que se les entregue la misma cantidad de calor.

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4. ESCALAS TERMONOMETRICAS

4.1 CONCEPTO

Existen varias escalas termomtricas para medir temperaturas, relativas y

absolutas.

A partir de la sensacin fisiolgica, es posible hacerse una idea aproximada de la

temperatura a la que se encuentra un objeto. Pero esa apreciacin directa est

limitada por diferentes factores; as el intervalo de temperaturas a lo largo del cual

esto es posible es pequeo; adems, para una misma temperatura la sensacin

correspondiente puede variar segn se haya estado previamente en contacto con

otros cuerpos ms calientes o ms fros y, por si fuera poco, no es posible

expresar con precisin en forma de cantidad los resultados de este tipo de

apreciaciones subjetivas. Por ello para medir temperaturas se recurre a los

termmetros.

En todo cuerpo material la variacin de la temperatura va acompaada de la

correspondiente variacin de otras propiedades medibles, de modo que a cada

valor de aquella le corresponde un solo valor de sta. Tal es el caso de la longitud

de una varilla metlica, de la resistencia elctrica de un metal, de la presin de un

gas, del volumen de un lquido, etc. Estas magnitudes cuya variacin est ligada a

la de la temperatura se denominan propiedades termomtricas, porque pueden ser

empleadas en la construccin de termmetros.

Para definir una escala de temperaturas es necesario elegir una propiedad

termomtrica que rena las siguientes condiciones:

La expresin matemtica de la relacin entre la propiedad y la temperatura debe

ser conocida.

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La propiedad termomtrica debe ser lo bastante sensible a las variaciones de

temperatura como para poder detectar, con una precisin aceptable, pequeos

cambios trmicos.

El rango de temperatura accesible debe ser suficientemente grande.

Una vez que la propiedad termomtrica ha sido elegida, la elaboracin de una

escala termomtrica o de temperaturas lleva consigo, al menos, dos operaciones;

por una parte, la determinacin de los puntos fijos o temperaturas de referencia

que permanecen constantes en la naturaleza y, por otra, la divisin del intervalo de

temperaturas correspondiente a tales puntos fijos en unidades o grados.

Lo que se necesita para construir un termmetro, son puntos fijos, es decir

procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de

procesos de este tipo son el proceso de ebullicin y el proceso de fusin.

4.2 APLICACIN DE LAS ESCALAS TERMOMTRICAS

La relacin existente entre las escalas termomtricas ms empleadas permite

expresar una misma temperatura en diferentes formas, esto es, con resultados

numricos y con unidades de medida distintas. Se trata, en lo que sigue, de aplicar

las ecuaciones de conversin entre escalas para determinar la temperatura en

grados Celsius y en grados Fahrenheit de un cuerpo, cuyo valor en Kelvin es de

77 K.

Para la conversin de K en C se emplea la ecuacin:

t(C) = T(K) - 273

es decir:

t(C) = 77 - 273 = - 196 C

Para la conversin en F se emplea la ecuacin:

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t(F) = 1,8 t(C) + 32

t(F) = 1,8 (- 196) + 32 = - 320,8 F

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5. DILATACION

5.1 CONCEPTO

Se denomina dilatacin trmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra

dimensin mtrica que sufre un cuerpo fsico debido al aumento de temperatura

que se provoca en l por cualquier medio. La contraccin trmica es la

disminucin de propiedades mtricas por disminucin de la misma.

5.2 DILATACION LINEAL

La dilatacin es un efecto natural muy conocido y que ocurre cuando las

dimensiones de los cuerpos aumentan en presencia de la elevacin de la

temperatura, salvo algunas excepciones que veremos mucho ms adelante o

quiz en otro post. Lo curioso de la dilatacin es que cuando este fenmeno

ocurre, despus de cierto tiempo y que la temperatura vuelve a su estado original

o normal, todo cuerpo dilatado vuelve a su estado inicial.

Dnde:

L0 = longitud inicial.

L = longitud final.

L = Variacin de la longitud

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5.3 DILATACION SUPERFICIAL

Es aquella en que predomina la variacin en dos dimensiones, o sea, la variacin

del rea del cuerpo. Se produce en baldosas, vidrio, placas metlicas, etc.

5.4 DILATACIN VOLUMTRICA:

En un lquido o un gas se observa como un cambio de volumen V, en una

cantidad de sustancia de volumen V0, relacionado con un cambio de temperatura

t. En este caso, la variacin de volumen V es directamente proporcional al

volumen inicial V0 y al cambio de temperatura t, para la mayor parte de las

sustancias y dentro de los lmites de variacin normalmente accesibles de la

temperatura, es decir: Se produce en gases, lquidos y cuerpos geomtricos.

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6. CANTIDAD DE CALOR

6.1 CONCEPTO

Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua

en un grado Celsius.

Cuando una sustancia se est fundiendo o evaporndose est absorbiendo cierta

cantidad de calor llamada calor latente de fusin o calor latente de evaporacin,

segn el caso. El calor latente, cualquiera que sea, se mantiene oculto, pero existe

aunque no se manifieste un incremento en la temperatura,ya que mientras dure la

fundicin o la evaporacin de la sustancia no se registrar variacin de la misma.

Para entender estos conceptos se debe conocer muy bien la diferencia entre calor

y temperatura.

En tanto el calor sensible es aquel que suministrado a una sustancia eleva su

temperatura.

La experiencia ha demostrado que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un

cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminucin) de

temperatura que experimenta.

6.2 La expresin matemtica de esta relacin es la ecuacin calorimtrica:

Q = mCe(Tf-Ti)

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En palabras ms simples, la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se

calcula mediante esta frmula, en la cual m es la masa, Ce es el calor especfico,

Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final. Por lo tanto Tf Ti = T

(variacin de temperatura).

Nota: La temperatura inicial (Ti) se anota tambin como T0 o como t0.

Si Ti > Tf el cuerpo cede calor Q < 0

Si Ti < Tf el cuerpo recibe calor Q > 0

Se define calor especfico (Ce) como la cantidad de calor que hay que

proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado

centgrado. En el caso particular del agua Ce vale 1 cal/g C 4,186 J.

6.3 MEDIDA DEL CALOR

De acuerdo con el principio de conservacin de la energa, suponiendo que no

existen prdidas, cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en

contacto, el calor tomado por uno de ellos ha de ser igual en cantidad al calor

cedido por el otro. Para todo proceso de transferencia calorfica que se realice

entre dos cuerpos puede escribirse entonces la ecuacin:

Q1 = - Q2

En donde el signo - indica que en un cuerpo el calor se cede, mientras que en el

otro se toma. Recurriendo a la ecuacin calorimtrica, la igualdad anterior puede

escribirse en la forma:

m1 c1 (Te - T1) = -m2 c2 (Te - T2)

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Donde el subndice 1 hace referencia al cuerpo fro y el subndice 2 al caliente. La

temperatura Te en el equilibrio ser superior a T1 e inferior a T2.

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CONCLUSION

Esta investigacin me ayud mucho porque con estas definiciones pude

aprender a que se refiere cada una de ellas. Este trabajo fue y ser de gran

utilidad para cada uno de nosotros porque puede ser de utilidad en un futuro para

nuevos trabajos. Tener en cuenta estas definiciones es importante ya que con

esto todo sabremos todo sobre la termologa, temperatura, calor, escalas

termomtricas y cantidad de calor.

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BIBLIOGRAFIAS

http://fisica.laguia2000.com/termodinamica/termologia#ixzz3sTK8r7HQ

https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/m

ateriales/propiedades/temperatura.htm

https://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://definicion.de/calor/

https://es.wikipedia.org/wiki/Termometr%C3%ADa

https://es.wikipedia.org/wiki/Termometr%C3%ADa