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Fisica II
Proycto 2ndo Parcial
Equipo:
Campa Navarro Ana Bolena
Duarte García José Mario
Wong Moreno Rafael Alejandro
Termología

Es la parte de la física que estudia el calor y sus efectos sobre la materia.
Temperatura

Es una cantidad física que
caracteriza el movimiento
randómico medio de las moléculas
en un cuerpo físico.
Las partículas constituyentes de los cuerpos están
en continuo movimiento. Entendemos como
temperatura la grandeza que mide el estado de
agitación de las partículas de un cuerpo,
caracterizando su estado térmico
La temperatura de un cuerpo indica en
qué dirección se desplazará el calor al
poner en contacto dos cuerpos que se
encuentran a temperaturas distintas, ya
que éste pasa siempre del cuerpo cuya
temperatura es superior al que tiene la
temperatura más baja; el proceso continúa
hasta que las temperaturas de ambos se
igualan.
Escalas termométricas
Celcius
Se divide el intervalo de temperatura de
ebullición del agua en 100 partes –o grados, el punto de fusión es 0°C y de ebullición
100°C. Esta escala es de uso popular en los
países
que
adhieren
al
Sistema
Internacional de Unidades, por lo que es la
más utilizada mundialmente.
Fahrenheit
Esta escala divide los intervalos de
temperatura entre el punto de fusión del hielo
y el punto de embullición del agua en 180
grados; punto de congelación: 32°F, punto de
ebullición:212°F. Esta escala se utilizaba en la
mayoría de los países anglosajones para todo
tipo de uso.
Kelvin
La escala absoluta/Kelvin. El límite teórico inferior de la misma no se puede alcanzar
interpretándose los °K como el estado energético más bajo que pueden llegar a alcanzar
las moléculas de la materia. En los laboratorios de bajas temperaturas se han alcanzado
valores muy bajos, cercanos a -273.16° C. Punto de fusión: 273.1°K; Punto de
ebullición:373.1°K.
Rankine
Esta también es una escala absoluta, pero considerando las divisiones de la escala
Fahrenheit, en esta escala 0°F corresponden a 459.6°R.
Reaumur
Un valor de 0° Réaumur corresponde al punto de congelación del
agua y 80° Reaumur al punto de ebullición del agua.
Daniel Gabriel
Anders
Fahrenheit
Celsius (1701- (24 de mayo de 1686,
1744) fue un
16 de septiembre de
físico y
1736) fue un físico,
astrónomo
ingeniero y soplador de
sueco.
vidrio alemán étnico
William Thomson,
primer barón Kelvin
(26 de junio de 1824,
17 de diciembre de
1907), fue un físico y
matemático británico.
William John
Macquorn Rankine
(5 de julio de 1820 24 de diciembre de
1872), fue un
ingeniero y físico
escocés.
René Antoine
Ferchault de
Réaumur
(28 de febrero de
1683 -., 17 de octubre
de 1757), fue un
polímata, físico

Con esto se puede entender que un grado
de temperatura en alguna escala no
corresponde a la misma medida que en la
otra (excepto en las escalas que se deriban
una de la otra). Por ejemplo, es correcto
decir que un grado Celsius es mas grande
que un Farenheit, debio a que, entre el
punto de fusión y ebullición, el Fahrenheit
tiene mas divisiones o grados que en la
Celsius, por lo que sus medidas calculan
una magnitud menor por grado.
Conversiones de grados
Ejercicio de Temperatura
Dada la información anterior:
1.
Un día de verano se registra una temperatura mínima de 10º C y una máxima de 32ºC. Determine el
intervalo de temperatura (variación térmica) de ese día en:
a)
grados Celsius
b)
Kelvin
c)
grados Fahrenheit.
Datos:
Tmin = 10 ºC
Tmax = 32 ºC
a)
b)
ΔT = Tmax - Tmin = 32 ºC – 10 ºC = 22 ºC
TminK = 10 + 273 = 283 K
TmaxK = 32 + 273 = 305 K
ΔT = Tmax - Tmin = 305 K – 283 K = 22° K
c)
TminF = 9 *10 / 5 + 32 = 50 ºF
TmaxF = 9*32 /5 + 32 = = 89,6 ºF
ΔT = Tmax - Tmin = 89,6 ºF – 50 ºF = 39,6 ºF
Ejercicios propuestos

Convertir 100°F a grados centígrados:

Convertir 100°C a grados Fahrenheit

Convertir 100°C a grados Kelvin

Convertir 50 grados Kelvin a grados Centígrados

Convertir 100°F a grados centígrados:
°C= 5/9 (°F-32) = 5/9 (100-32) = 5/9 (68) = 5 x 68 / 9 = 37.77°C

Convertir 100°C a grados Fahrenheit
°F = 9/5 °C + 32 = 9/5 (100) + 32 = 9 x 100 / 5 + 32 = 180 + 32 = 212°F

Convertir 100°C a grados Kelvin
K= °C + 273,15 = 100 + 273,15 = 273,15 K

Convertir 50 grados Kelvin a grados Centígrados
°C= K – 273,15 = 50 – 273,15 = -223°C
Calor

El calor es una cantidad de
energía y es una expresión
del movimiento de las
moléculas que componen un
cuerpo.

Cuando el calor entra en un
cuerpo se produce
calentamiento y cuando sale,
enfriamiento. Incluso los
objetos más fríos poseen algo
de calor porque sus átomos
se están moviendo.
Q=mCe∆T
Calor Sensible
 Cantidad
de calor que absorbe o libera un
cuerpo sin que en el ocurran cambios en su
estado físico. Cuando a un cuerpo se le
suministra calor sensible en este aumenta la
temperatura.
Formas de propagación de calor
Conducción:
Es la propagación del calor a través de
un cuerpo solido debido al choque
entre moleculas.
 Convección:
Es la propagación de calor ocasionada
por el movimiento de la sustancia
caliente
 Radiación:
Es la propagación de calor por medio
de ondas electromagnéticas esparcidas
en el vacío.

Unidades para medir el calor

Caloría:
Su función es expresar la energía térmica, señalando la
cantidad de calor que se necesita, con presión normal, para
incrementar la temperatura de 1 gramo de H2O en 1ºC
En el Sistema Internacional, la caloría debe ser
reemplazada por los Jules (una caloría equivale a 4.1855
Jules), aunque su uso se conserva ya que se ha
popularizado para expresar el poder energético que poseen
los alimentos.
Calor Especifico
Es la cantidad de calor que necesita un
gramo de una sustancia para elevar su
temperatura a un grado centígrado.
Cuanto mayor es el calor específico de
las sustancias, más energía calorífica
se necesita para incrementar la
temperatura. Por ejemplo, se requiere
ocho
veces
más
energía
para
incrementar la temperatura de un
lingote de magnesio que para un
lingote de plomo de la misma masa.
Ejercicios
Que cantidad de calor se le debe aplicar a 500g de
un vaso de agua para que eleve su temperatura de
15°C a 65°C?
Formula: Q=mCe(Tf-Ti) Ce del agua: 1 cal/g°C
Q=(500g)(1 cal/g°C)(65°C-15°C)
Q=(500g)(1 cal/g°C)(50°C)
Q=25,000 cal

Se ocupan 25,000 cal para elevar
la temperatura 50°C

Ejercicios
Un pedazo de aluminio de 1200 g se encuentra a
90°C, Cuanto calor se necesita para disminuir su
temperatura a 20°C?
Formula: Q=mCe(Tf-Ti) Ce del Al: .217 cal/g°C
Q=(1200g)(.217 cal/g°C)(20°C-90°C)
Q=(1200g)(.217 cal/g°C)(-70°C)
Q=-18,228 cal

Se necesita quitarle 18,228 calorías
Para disminuir su temperatura 70°C

Calor Latente

Cuando una sustancia de
congela, se funde o se evapora
absorbe cierta cantidad de
calor llamada calor latente.
Aunque
requiere
cierta
cantidad
de
calorías
la
sustancia no aumenta o
disminuye la temperatura.
Calor Latente de vaporización
Es la energía requerida
por una cantidad de
sustancia para cambiar de
fase, de líquido a gaseoso o
viceversa (condensación).
Calor latente de fusión
Es la energía requerida por una cantidad de sustancia
para cambiar de fase, de sólido a líquido o viceversa
(solidificación).
El calor de fusión es una propiedad característica de
cada sustancia, pues según el material de que este
hecho el solido requiere cierta cantidad de calor para
fundirse
Es importante saber que cada
materia tiene un calor latente
distinto; cada sustancia tiene
sus propios calores latentes de
fusión y vaporización.
Agua:
Λf = 80cal/g
Λe = 540ca/g
Ejercicios

Calcula el calor que ocupa un vaso de agua de
900g a 20°C para que llegue a ser vapor a
120°C.
Formula: Q=mCe(Tf-Ti)
Q=(900g)(1 cal/g°C)(100°C-20°C)
Q=(900g)(1 cal/g°C)(80°C)
Q=72,000 cal
Formula: Q=mCe(Tf-Ti)
Q=(900g)(.48 cal/g°C)(120°C-100°C)
Q=(900g)(.48 cal/g°C)(20°C)
Q=8,640 cal
Q=mλ
Q=(900g)(540 cal/g)
Q=486,600 cal
∆Q: 567,240 calorías
Equilibrio Termodinámico

Es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos
cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban
diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se
equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos
al mencionado equilibrio término.
Ejercicio
1500 g de agua a 60°C se mezclan con 200g de agua a
20°C en un tambo. Calcula la temperatura final que
alcanzan.
mCe∆T=mCe∆T
(-1500g)(1cal/g°C)(Tf-60°C)=(200g)(1cal/g°C)(Tf-20°C)
(-1500g)(Tf-60°C)=(200g)(Tf-20°C)
-15,00Tf+90,000= 200Tf– 4,000
-15,000Tf-200TF=-4,000-90,000
-15,200TF=-94,000/-15,200
Tf= 6.18 °C
Ejercicos Propuestos de Calor

¿Qué masa tiene una plancha de cobre si cede 910 cal al enfriarse desde 192 oC
hasta -8 oC?

Hallar el calor que se debe extraer de 20 g de vapor de agua a 100 °C para
condensarlo y enfriarlo hasta 20 °C.

A 500 g de hielo a –20 °C se le agregan 257.500 cal. ¿En qué estado quedan los 500
g de hielo?

Calcular la cantidad de calor necesaria para transformar 10 g de hielo a 0 °C en
vapor a 100 °C.
Ejercicos Propuestos de Calor

¿Qué masa tiene una plancha de cobre si cede 910 cal al enfriarse desde 192 oC
hasta -8 oC?
48,4g

Hallar el calor que se debe extraer de 20 g de vapor de agua a 100 °C para
condensarlo y enfriarlo hasta 20 °C.
12,4 kcal

A 500 g de hielo a –20 °C se le agregan 257.500 cal. ¿En qué estado quedan los 500
g de hielo?
Estado líquido a 100 °C

Calcular la cantidad de calor necesaria para transformar 10 g de hielo a 0 °C en
vapor a 100 °C.
800 cal
Dilatación

A la variación en las dimensiones de un sólido causada por calentamiento
(se dilata) o enfriamiento (se contrae) se denomina Dilatación térmica.

Los cambios de temperatura en diferentes cuerpos varían, pero la
contracción y dilatación se muestran en tres dimensiones: largo, ancho y
alto.

En los gases se muestra una dilatación mayor que en los líquidos y éstos
más que los sólidos.
Dilatación lineal
Esta dilatación predomina en
solo una dimensión de un
cuerpo, es decir, el largo.
Formula

El cambio total de longitud de la dimensión lineal
que se considere, expresarse como:


𝐿𝑓 = 𝐿𝑖[1 + 𝛼 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 ]
Donde:

α=coeficiente de dilatación lineal [1/C°]

Li= Longitud inicial del cuerpo.

Lf= Longitud final del cuerpo.

Ti= Temperatura inicial del cuerpo.

Tf= Temperatura final del cuerpo.
Coeficiente de dilatación lineal
Es el incremento de longitud que
presenta una varilla de determinada
sustancia, con un largo inicial de un
metro, cuando su temperatura se
eleva un grado Celsius.
Problemas Rresueltos

A una temperatura de 15°C una varilla de plata tiene una longitud de 5 cm.
¿Cuál será la longitud al aumentar la temperatura a 25°C?
Solución:
𝐿𝑓=𝐿𝑖[1+𝛼(𝑇𝑓−𝑇𝑖)]
𝐿𝑓=5𝑚[1+18.3𝑥〖10〗^(−6) (25°𝐶−15°𝐶)]
𝐿𝑓=5.000915m
Dilatación superficial
Es aquella en la que
predomina la variación en
dos dimensiones de un
cuerpo, es decir, el largo y el
ancho.
Fórmula

𝐴𝑓 = 𝐴𝑖[1 + γ 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 ]
Donde:

𝐴𝑓 es el área final

𝐴𝑖 es el área inicial

γ es coeficiente de dilatación de área determinada en
1/°C

𝑇𝑓 es temperatura final

𝑇𝑖 es temperatura inicial
Coeficiente de dilatación de área
Es el incremento de área
que experimenta un cuerpo
de determinada sustancia,
de área igual a la unidad,
al elevarse su temperatura
un grado centígrado.
Coeficientes de dilatación de área
Sustancia
𝛾(°𝐶 −1 )
Hierro
23.4x10−6
Aluminio
44.8x10−6
Cobre
33.4x10−6
Plata
36.6x10−6
Plomo
54.6x10−6
Níquel
25.0x10−6
Acero
23.0x10−6
Vidrio
14.6x10−6
Problemas Resueltos

A una temperatura de 17°C una ventana de vidrio tiene un área de
1.6𝑚2 .¿Cuál será su área final al aumentar su temperatura a 30°C?
Solución:

𝐴𝑓 = 𝐴𝑖[1 + γ 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 ]

𝐴𝑓 = 1.6𝑚2 [1 + 14.6𝑥10−6 30 − 17 ]

𝐴𝑓 = 1.6003𝑚2
Dilatación volumétrica

Es
aquella
en
la
predomina la variación
en tres dimensiones de
un cuerpo, es decir, el
largo, el ancho y el alto.
Formula

𝑉𝑓 = 𝑉𝑖[1 + 𝛽 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 ]
Donde:

𝑉𝑓 es el volumen final

𝑉𝑖 es el volumen inicial

𝛽 es el coeficiente de dilatación cúbica
determinado en 1/°C o °𝐶 −1
Coeficiente de dilatación cúbica
Es el incremente de volumen
que experimenta un cuerpo
de determinada sustancia, de
volumen igual a la unidad, al
elevar su temperatura un
grado Celsius.
Se representa con la letra
griega beta (β)
Sustancia
𝜷(°𝑪−𝟏 )
Hierro
35.1x10−6
Aluminio
67.2x10−6
Cobre
50.1x10−6
Acero
34.5x10−6
Vidrio
21.9x10−6
Mercurio
182x10−6
Glicerina
485x10−6
Alcohol etílico
746x10−6
Petróleo
895x10−6
Gases a 0°C
1/273
Problemas Resueltos
Una barra de hierro de 0.01𝑚2 a 16°C se calienta a 40°C. ¿Cuál fue su dilatación
cúbica?
Solución:

𝑉𝑓 = 𝑉𝑖[1 + 𝛽 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 ]

𝑉𝑓 = 0.01𝑚2 [1 + 35.1x10−6 40°𝐶 − 16°𝐶 ]

𝑉𝑓 = 0.010008424
Ejercicios Propuestos de Dilatación:

1.- Los rieles de una vía de tren de acero, tienen 1500 m de longitud . ¿Qué longitud tendrá
cuando la temperatura aumente de 24°C a 45°C?

2.- En un experimento en laboratorio los ingenieros quieren saber la temperatura en la que
un cuerpo de plomo alcanza los 25.43 m de longitud, cuando inicialmente se mantiene 25.34
m a una temperatura de 26°C.

3.- Una placa cuadrada de zinc mide 1.5 cuando su temperatura es de 50°C. Calcula su
dilatación superficial en cm² si su temperatura disminuye 35°C.

4.- Un tubo de cobre tiene un volumen de 0.009m³ a 10°C y se calienta a 200°C. Calcular
A) ¿Cuál es su volumen final?
B) ¿Cuál es su dilatación cúbica en m³ y en litros?
Ejercicios Propuestos de Dilatación:

1.- Los rieles de una vía de tren de acero, tienen 1500 m de longitud . ¿Qué longitud tendrá cuando
la temperatura aumente de 24°C a 45°C?
1500.3465m

2.- En un experimento en laboratorio los ingenieros quieren saber la temperatura en la que un
cuerpo de plomo alcanza los 25.43 m de longitud, cuando inicialmente se mantiene 25.34 m a una
temperatura de 26°C.
148.4772°C

3.- Una placa cuadrada de zinc mide 1.5 cuando su temperatura es de 50°C. Calcula su dilatación
superficial en cm² si su temperatura disminuye 35°C.
-55.755cm2

4.- Un tubo de cobre tiene un volumen de 0.009m³ a 10°C y se calienta a 200°C. Calcular
A) ¿Cuál es su volumen final?
B) ¿Cuál es su dilatación cúbica en m³ y en litros?
a)
b)
.009085m3
.0000855m3 = .085lts
La climatización es el proceso de tratamiento del aire de tal
forma que se controlan simultáneamente su temperatura,
humedad, limpieza y distribución para responder a las
exigencias del espacio climatizado.
Funcionamiento de un aire
acondicionado.
 Historia del Aire Acondicionado
Fue en el año 1842 cuando Lord Kelvin inventó el principio
del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un
ambiente agradable y sano, el cientifico creó un circuito
frigorífico hermético que se basa en la absorción del calor a
través de un gas refrigerante. Para ello, se basó en 3
principios:
1. El calor se transmite de la temperatura más alta a la
más baja.
2.El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor.Ej.
Si humedecemos la mano en alcohol, sentimosfrío en el
momento en que este se evapora, puesto que absorbe el
calor de nuestra mano.
3.La presión y la temperatura están directamente
relacionadas.Ej. En un recipiente cerrado (olla presión)
necesitamos proporcionar menor cantidad de calor para
llegar a la misma temperatura.
El funcionamiento de un aire acondicionado es una aplicación muy útil
para ejemplificar muchos de los temas vistos.

Un sistema split está formado por una unidad interior y otra
exterior, conectadas entre sí mediante pequeños tubos de cobre. La
unidad interior extrae calor del ambiente y lo evacua a través de la
unidad exterior. La unidad interior distribuye de manera uniforme
el aire frío en el ambiente. ¿Cómo ocurre esto?
Los aparatos de refigeración cuentan
con una sustancia líquida que es capás
de cambiar de temperatura muy
fácilmente.
El aire caliente es absorbido por el
aparato y pasa por una serie de tubos
en zig-zag con el líquido dentro.
Este liquido se haya generalmente a 2°C, y por
tener menor temperatura, este le extrae el calor
a el aire que entra al aparato y la sustancia se
evapora, pasa por el compresor, las moléculas
se mueven mas y aumenta la temperatura de la
sustancia, donde ya esta en la parte externa del
aparato y se encuentra sediendo calor al
ambeinte de afuera de la habitación.
Mientras tanto, el aire absorbido vuelve mas
frío. Prácticamente es tomar prestado algo de
aire, extraerle calor y regresarlo.
Más explícito….
Expansión - Al principio, el refrigerante está en estado líquido en la unidad
exterior a alta presión. Es necesario enviarlo a la unidad interior y, para
conseguir el efecto de refrigeración, se manda a través de un elemento de
expansión. Con ello se consiguen dos cosas: reducir la presión y la
temperatura del líquido, dejándolo con las condiciones óptimas para la
operación.
Evaporación - En el evaporador (dentro de la unidad interior), el líquido se
evapora, cediendo frío al aire del local a climatizar (impulsado por un
ventilador). Todo el refrigerante se evapora en el evaporador y como
resultado se obtiene gas.
Compresión - Este gas vuelve a la unidad exterior para convertirse, de
nuevo, en líquido. El primer paso es comprimir el gas. Esta operación se
efectúa en el compresor obteniendo gas a alta presión.
Condensación - El vapor a alta presión circula a través del condensador.
Se evacua el calor al exterior y se obtiene el refrigerante en estado
líquido.
Ejemplo
Conclusión:
Cabe mencionar que en el funcionamiento de un aire acondicionado se
emplean muchos elementos de la física; que se abordaron en este parcial y en
anteriores.
Existen cambios de temperatura, transferencia de calores, cambios en los
estados de agregación y calores específicos de sustancias para el enfriamiento
del aire así como la utilización de presión para generar que las moléculas se
junten y ocurra fricción para que éstas aumenten su calor.
Los cambios de temperatura o las transferencias de calor influyen en nuestras
actividades diarias, en la naturaleza de sustancas así como en los propios
procesos del cuerpo
Referencias
http://200.58.146.28/nimbus/weather/pdf/cap3.pdf
http://fisicayquimicaenflash.es/temaspdf/eso/fq/fq4/etermica4.pdf
http://www.frio7.com/docutecn/conceptos_funcionamiento_aa.pdf
http://www.ecured.cu/index.php/Calor_sensible
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente
http://www.definicionabc.com/ciencia/equilibrio-termico.php
http://www.daikin.es/aire-acondicionado/funcionamiento/
https://www.youtube.com/watch?v=f-bsG4JDhpY
http://www.fisimat.com.mx/dilatacion-lineal-superficial-y-volumetrica-ejercicios-resueltos/
http://www.fisic.ch/cursos/segundo-medio/gu%C3%ADas-de-ejercicios/