Temperatura

Facultad de Química, UNAMCuestionario Previo

Aguilar Contreras Guillermo

Temperatura

Objetivos.

Comprender el concepto de temperatura estableciendo el equilibrio térmico entre dos o más sistemas. Proponer una nueva escala empírica de temperatura y relacionarla con otras escalas conocidas, como la escala Celsius o la escala Fahrenheit.

Cuestionario previo

1. ¿Qué establece la ley cero de la termodinámica?

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. Podría parecer tonto que un hecho tan obvio se conozca como una de las leyes básicas de la termodinámica; sin embargo no es posible concluir esta ley de las otras leyes de la termodinámica además de que sirve como base para la validez de la medición de la temperatura. Si el tercer cuerpo se sustituye por un termómetro, la ley cero se pude volver a expresar como dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura o si no están en contacto.

R.H. Fowler fue el primero que formulo y nombro al ley cero en 1931.

Ley cero de la termodinámica



2. Definir temperatura.

Del mismo modo que los sistemas en equilibrio mecánico tienen una presión común, parece razonable suponer que exista alguna propiedad termodinámica común en los sistemas en equilibrio térmico. Esta propiedad es la que definimos como temperatura, cuyo símbolo es θ (theta). Por definición dos sistemas en equilibrio térmico entre si tienen la misma temperatura, y por ende dos sistemas que no están en equilibrio térmico entres si en temperaturas diferentes.

Aun cuando estamos familiarizados con la temperatura como una medida del calor y el frio, no es fácil ofrecer una definición exacta de este concepto. base en nuestras sensaciones fisiológicas, se expresa el nivel de temperatura de modo cualitativo; sin embargo no es posible asignar valores numéricos a temperaturas basándose únicamente en las sensaciones. Por fortuna varias propiedades de los materiales cambian con la temperatura de manera repetible y predecible, y esto establece una base para la medición precisa de la temperatura.

Finalmente la Ley Cero de la Termodinámica nos permite definir la Temperatura.Podemos pensar en la Temperatura en términos de una propiedad que nos permite determinar si un objeto se encuentra o no en equilibrio térmico. Podemos pensar en la Temperatura en términos de una propiedad que nos permite determinar si un objeto se encuentra o no en equilibrio.

3. ¿Qué es un termómetro? Investigar diferentes tipos de termómetro indicando: tipo de termómetro, propiedad termométrica e intervalo de medición

Todos los termómetros se basan en una propiedad termométrica de alguna sustancia: que cambie continuamente con la temperatura (como la longitud de una columna de líquido o la presión de un volumen constante de gas).

Termómetro de líquido: el más familiar es el de mercurio la gama que va de −39 °C (punto de congelación del mercurio) a 357 °C (su punto de ebullición), con la ventaja de ser portátiles y permitir una lectura directa.

Termómetro de gas: El termómetro de gas de volumen constante es muy exacto, y tiene un margen de aplicación extraordinario: desde − 27 °C hasta 1477 °C. Pero es más complicado, por lo que se utiliza más bien como un instrumento normativo para la graduación de otros termómetros. El termómetro de gas a volumen



constante se compone de una ampolla con gas −helio, hidrógeno o nitrógeno, según la gama de temperaturas deseada− y un manómetro medidor de la presión. Se pone la ampolla del gas en el ambiente cuya temperatura hay que medir, y se ajusta entonces la columna de mercurio (manómetro) que está en conexión con la ampolla, para darle un volumen fijo al gas de la ampolla. La altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. A partir de ella se puede calcular la temperatura.

Termómetro de resistencia de platino: El termómetro de resistencia de platino depende de la variación de la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino. Es el termómetro más preciso dentro de la gama de −259 °C a 631 °C, y se puede emplear para medir temperaturas hasta de 1127 °C.

Par térmico: Un par térmico (o pila termoeléctrica) consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para las distintas gamas de temperatura, siendo muy amplio el margen de conjunto: desde −248 °C hasta 1477 °C. El par térmico es el termómetro más preciso en la gama de −631 °C a 1064 °C y, como es muy pequeño, puede responder rápidamente a los cambios de temperatura.

Pirómetros: El pirómetro de radiación se emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor o la radiación visible emitida por objetos calientes, y mide el calor de la radiación mediante un par térmico o la luminosidad de la radiación visible, comparada con un filamento de tungsteno incandescente conectado a un circuito eléctrico. El pirómetro es el único termómetro que puede medir temperaturas superiores a 1477 °C.:

4. Definir escala de temperatura. Investigar sobre escalas relativas y escalas absolutas.

Las escalas de temperatura permiten una base común para las mediciones de la temperatura. A través de la historia se han introducido varias y todas se basan en ciertos estados fácilmente reproducibles como los puntos de congelamiento y ebullición del agua, llamados también punto de hielo y punto de vapor, respectivamente.

Las escalas de temperatura usadas actualmente por el sistema SI y en el sistema ingles son la escala Celsius (antes llamada escala centígrada; en 1948 se le cambio el nombre en honor de quien la diseño, el astrónomo sueco A. Celsius, 1702-1744), y la escala Fahrenheit



(en honor al fabricante de instrumentos alemán G. Fahrenheit, 1686-1736), respectivamente. Ambas se conocen comúnmente como escalas relativas.En termodinámica es muy conveniente tener una escala de temperatura independiente de las propiedades de cualquier sustancia. Tal escala es la escala de temperatura termodinámica que en el SI es la escala Kelvin. La temperatura mínima en esta escala es el cero absoluto o 0 K. Por otro lado la escala de temperatura termodinámica en el sistema ingles es la escala Rankine.

5. De las escalas de temperatura conocidas, ¿cuáles son empíricas y cuáles absolutas?

Kelvin (K) y Rankine (R) son escalas de temperatura absolutas.Celsius (⁰C), Fahrenheit (⁰F) y Redumur (⁰R) son escalas de temperatura empíricas (relativas)

Bibliografía

I. Cengel Yunus & A. Boles Michael Termodinámica 6ª ed. Mc Graw Hill II. www.quimicafisica.es Dr. J. A. Organero Gallego Universidad de Castilla la Mancha UCLM

III. Levine Ira N., Fisicoquímica, 5ta ed., Mc Graw Hill, EspañaIV. Notas Clase 3

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