Calorimetra dilatacin trmica Profesor Montoya Qu es el

Calorimetría dilatación térmica Profesor: Montoya

¿Qué es el calor?

Efectos del calor

Energía interna de un sistema

Temperatura O Es la propiedad fisca que permite asegurar si dos o más sistemas están en equilibrio térmico o no.

La temperatura O Se puede medir en varias escalas O Celsius , (0ºC , 100º) O Fahrenheit (32º , 212º) O Kelvin (273º , 373º)

Escalas Termométricas. O Estas nos permiten asignarles un valor numérico a los distintos estados térmicos de la materia, de manera análoga a como una regla nos permite medir longitudes. q La Escala Celcius (C°): - Establecida por Andrés Celsius en 1741. -Utiliza dos temperaturas de referencia que se llaman puntos fijos. -Se divide el intervalo en 100 partes (1°C cada intervalo).

q Escala Fahrenheit (F°) : - Propuesta por Daniel Fahrenheit en 1724, - Utilizada en el mundo Anglosajón y emplea los mismos puntos fijos que a escala centígrada pero los marcas con los números 32°F (fusión) y 212°F (ebullición), dividiendo el intervalo en 180 partes ( 1°F cada intervalo). T(°C) = T(°F) − 32 100 180

q Escala Kelvin (°K) : - Propuesta por Lord Kelvin en 1894 -. Sitúa el 0°K en la temperatura a la que las moléculas de un cuerpo, no poseen. - El limite inferior para la temperatura de una cuerpo es 273º C. Esta temperatura recibe el nombre de cero absoluto. - De esta forma es posible escribir la sgte ecuación que relaciona aproximadamente la temperatura en grados Celsius y la temperatura en Kelvin… - TK = TC + 273 - 0 K corresponde a -273ºC - 1 K corresponde a -272ºC - 2 K corresponden a -271ºC ……… - 273 K corresponden a 0 ºC - 373 K corresponden a 100 ºC, etc.

Relación de escalas de temperatura. Consideran el agua: En dos puntos clave.

Problemas de Aplicación O 1. - Un estudiante de enfermería observa que la temperatura de cierto paciente varía, en un periodo en 5 °C. Dicha variación corresponde en la escala Fahrenheit a. . A) 4 °F B) 9 °F C) 12 °F D) 13 °F E) 18 °F

O 2. - Sofía y Tomás son dos hermanos que viajarán a Estados Unidos. Ellos saben que en dicho país se utiliza una escala de temperatura distinta a la escala Celsius empleada en Chile, la escala Fahrenheit. Para entender como se relacionan estas escalas, Sofía y Tomás se proponen descubrir una manera de transformar los grados Celsius en grados Fahrenheit. Respecto de la situación planteada determina… - Cual es el modelo que permite transformar la temperatura de una escala a otra? - Sofía y Tomás quieren saber a que temperatura en Grados Fahrenheit una persona tiene fiebre. Recuerda que se considera que una persona tiene Fiebre a partir de los 37°C. - En el informe del Tiempo se señala que las Temperaturas máximas que se alcanzarán en la ciudad a la que irán Sofía y Tomás serán de 41°F. ¿ Deben llevar ropa abrigada?

Instrumentos para medir temperatura O Termómetro. Se gradúa según los efectos.

Efecto del Calor 1° Cambios de Estado Solido a Líquido El calor absorbido por un cuerpo en la fusión es igual al calor cedido por este en la solidificación. Punto de Fusión: 0°C (agua) Líquido a Gas El calor absorbido por un cuerpo en la evaporización es igual al calor cedido por este en la condensación. Punto de fusión: 100°C (agua)

Dilatación térmica

Modelo de la dilatación lineal

Dilatación Lineal O La dilatación de un objeto ocurre en todas direcciones ya que cuando aumenta o disminuye la temperatura en todos se produce un cambio (longitud, altura, anchura) O Sin embargo en cables o barras las dimensiones como el ancho-largo son despreciables. O Para el caso de una dilatación Lineal de una barra, el modelo matemático que asocia las características ya mencionadas es. .

Coeficientes de dilatación lineal.

Dilatación superficial.

Aplicaciones de la dilatación térmica.

Dilatación volumétrica.

Dilatación Térmica volumétrica. O Al cambio en las dimensiones de un objeto debido a la variación de su temperatura le llamaremos Dilatación Térmica. Y para estudiarla, lo haremos por separado, según las dimensiones por considerar…

Relación entre coeficientes de dilatación térmica.

Problemas de Aplicación O 1. - ¿Cual es la Dilatación Lineal que experimenta el riel de una línea Férrea (de acero), cuya longitud inicial es de 20 m , cuando la Temperatura varía de 15°C a 45°C? (R/0, 66 cm) O 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. (R/ 148. 4772°C) O 3. - Dos tubos de acero de igual sección transversal y de largo L y 2 L metros, respectivamente, se encuentran en ambientes aislados idénticos. ¿En cuál de las siguientes alternativas se expresa correctamente lo que se debe hacer para que ambos tubos se dilaten o contraigan en la misma medida? A) Poner en contacto los dos tubos. B) Someter ambos tubos a la misma variación de temperatura. C) Someter al más corto al doble de variación de temperatura que el más largo. D) Someter al más largo al doble de variación de temperatura que el más corto. E) Ninguna de las anteriores.

Dilatación Superficial O Es aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, es decir, la variación del área del cuerpo debido a la intervención de un cambio de Temperatura. Matemáticamente la Dilatación se puede calcular de la sgte fórmula: OΔA = A 0 ⋅ 2α ⋅ ΔT O O ΔA= Variación de la Superficie A 0= Superficie Inicial 2α = Coeficiente de Dilatación ΔT = Variación de la Temperatura

Dilatación Volumétrica O Es aquella en que predomina la Variación en tres dimensiones, es decir, la variación del volumen del cuerpo. Este fenómeno se ve dado la siguiente formula matemática: O ΔV = V 0 ⋅ 3α ⋅ΔT O De manera equivalente a la dilatación anterior se analiza la variación de volumen de un cuerpo que inicialmente posee un volumen V 0 y para una variación de temperatura ΔT, su volumen aumentará en ΔV.

Coeficientes de dilatación de algunos solidos y líquidos.

Problemas de Aplicación O 1. - Una barra de aluminio de 0. 01 m 3 a 16°C, se calienta a 44°C. Calcular. . A) Cual será el Volumen final? (R/ 0. 0100188 m 3) B) Cual fue su dilatación volumétrica? ( R/1. 88 x 10 -5) O 2. - Una esfera hueca de acero a 24° C tiene un volumen de 0. 2 m 3. Calcular. . O a)¿Qué volumen final tendrá a - 4° C en m 3 y en litros? O b)¿Cuánto disminuyó su volumen en litros ?

Dilatación de liquidos

Dilatación de liquidos.

Dilatacion de liquidos O Los líquidos se dilatan mas que los solidos O Se distinguen dos tipos de dilatación.

Propiedades

Propiedades

Viscosidad de los líquidos.

Tensión superficial

Capilaridad

Dilatación aparente O Es la que se observa en el liquido influenciada por la que experimenta el recipiente que lo contiene

Dilatación real O Es la dilatación propia del liquido, es la que observaríamos si el recipiente no se dilatara

Para tener en cuenta.

Expresión matemática.

Coeficientes de dilatación de liquidos.

Anomalía del agua.

Densidad del agua

Problemas de aplicación. O

4. - Una esfera de hierro tienen un diámetro de 6 cm y es 0, 010 mm mas grande que el diámetro de un agujero que se encuentra en una placa de bronce ; tanto la placa como la esfera están a únala temperatura de 30ºC. ¿A que temperatura( la misma para la esfera y la placa) apenas pasara la esfera por el agujero (54ºC)

5. - Una regla de aluminio , calibrada a 50ºC , se utiliza para medir cierta distancia como 88, 42 cm a 35ºC. Calcule el error en la medición debido a la dilatación de la regla Se encuentra que la longitud de una barra de acero medida con la regla es de 88, 42 cm. A 35ºC. ¿Cual es la longitud correcta de la barra de acero a 35ºC? ( 0, 058 , 88 cm)

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Transferencia Calorífica O El calor es una forma de energía que se propaga siempre desde un cuerpo a mayor temperatura a otro cuya temperatura es menor…. O Sin embargo … ¿Cómo ocurre dicha transferencia de energía? O A continuación analizaremos las distintas formas de Transferencia Calorífica…

Conducción Convección Radiación Es típica en materiales solidos. Es típica de Líquidos Se presenta en todos y Gases los estados Físicos Es la Transferencia de calor que tiene lugar por transmisión de Energía de unas partículas a otras, sin desplazamiento de estas. Es la Transferencia de calor que tiene lugar mediante el movimiento de las partículas de un fluido. El transporte es efectuado por moléculas de aire. Es la Transferencia de calor mediante ondas electromagnéticas sin intervención de partículas que lo transporte.

Ley Cero de la Termodinámica O La Ley cero de la Termodinámica establece que, cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero, estos están a su vez en equilibrio térmico entre sí.

O El calor ganado o perdido por un cuerpo es igual al producto de sus masas, su calor específico y el cambio de temperatura. m= Cantidad de la materia ósea masa. Q= Calor C= Calor especifico -(ti-tf); +(tf-ti)= Variación de la temperatura -La energía Q que interviene en un cambio de estado depende las características de las sustancia y de su masa m. Q = m L L= Calor latente m= Cantidad de materia

Calores latentes

Equilibrio Térmico O Cuando dos cuerpos a distinta O temperatura, se ponen en O contacto, al cabo de cierto O tiempo se acaban igualando O sus temperatura. A este O fenómeno se le denomina O Equilibrio Térmico. - Q absorbido = Q cedido

Problemas de Aplicación O 1. - Calcular la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura a 10 Kg. De cobre de 25 ºC a 125 ºC ? ( Dato: Ce = 0. 09 Cal/gr. ºC) O 2. -Se mezclaron 5 Kg. de agua hirviendo con 20 Kg. de agua a 25 ºC en un recipiente. La temperatura de la mezcla es de 40 ºC. Si no se considera el calor absorbido por el recipiente. Calcular el calor entregado por el agua hirviendo y el recibido por el agua fría. O http: //www. monografias. com/trabajos-pdf 4/problemas-resueltos-equilibriotermico/problemas-resueltos-equilibrio-termico. pdf

O Montoya. -