TEMPERATURA Y CALOR

1 Temperatura y equilibrio térmico
1. La temperatura se relaciona con la energía cinética de las moléculas de un material.
  1. para conocer la temperatura de una taza con café, introducimos el termómetro en él; al interactuar los dos, el termómetro se calienta y el café se enfría un poco. Una vez que el termómetro se estabiliza, leemos la temperatura. El sistema está en una condición de equilibrio, en la cual la interacción entre el termó- metro y el café ya no causa un cambio en el sistema. Llamamos equilibrio térmico a dicho estado.
Ley cero de la termodinámica
2 Termómetros y escalas de temperatura
1. escala de temperatura Celsius
  1. La escala Celsius se usa, tanto en la vida cotidiana como en la ciencia y la industria, en casi todo el mundo.
2. escala de temperatura Fahrenheit,
  1. usada en la vida cotidiana en Estados Unidos, la temperatura de congelación del agua es de 32 °F (32 grados Fahrenheit) y la de ebullición es de 212 °F, ambas a presión atmosférica estándar
3 Termómetros de gas y la escala Kelvin
1. Cualquier escala de temperatura definida de este modo siempre depende un tanto de las propiedades específicas del material empleado.
  1. El principio de un termómetro de gas muestra que la presión de un gas a volumen constante aumenta con la temperatura
2. La escala Kelvin y temperatura absoluta
  1. La escala Kelvin se denomina escala de temperatura absoluta y su cero [T = 0 K = -2273.15 °C, la temperatura en que p = 0, se llama cero absoluto.
    2. En el cero absoluto, un sistema de moléculas (como una cantidad de gas, líquido o sólido)
.4 Expansión térmica
1. Casi todos los materiales se expanden al aumentar su temperatura. El aumento en la temperatura hace que el líquido se expanda en los termómetros de líquido en un tubo
  1. Expansión lineal
    1. La constante a, que describe las propiedades de expansión térmica de un material dado, se denomina coeficiente de expansión lineal.
      1. Podemos entender la expansión térmica cualitativamente desde una perspectiva molecular. Imaginemos las fuerzas interatómicas en un sólido como resortes
  2. Expansión de volumen
    1. Un aumento de temperatura suele aumentar el volumen de materiales tanto líquidos como sólidos.
  3. Expansión térmica del agua
    1. El agua, en el intervalo de temperaturas de 0 °C a 4 °C, se contrae al aumentar la temperatura
      1. Este comportamiento anómalo del agua tiene un efecto importante sobre la vida vegetal y animal en los lagos.
        Si el agua no tuviera esta propiedad especial, la evolución de la vida habría seguido un curso muy diferente.
  4. Esfuerzo térmico
    1. Si sujetamos rígidamente los extremos de una varilla para evitar su expansión o contracción y luego variamos la temperatura, aparecerán esfuerzos de tensión o compresión llamados esfuerzos térmicos
      1. Los ingenieros deben tomar en cuenta el esfuerzo térmico al diseñar estructuras. Las autopistas de hormigón y las cubiertas de puentes suelen tener espacios entre secciones, llenos con material flexible o salvados por dientes que embonan
.5 Cantidad de calor
1. La transferencia de energía que se da exclusivamente por una diferencia de temperatura se denomina flujo de calor o transferencia de calor, en tanto que la energía así transferida se llama calor
  1. 1. Calor específico
      1. Usamos el símbolo Q para cantidad de calor. Cuando el calor está asociado a un cambio de temperatura infinitesimal dT, lo llamamos dQ
    2. Capacidad calorífica molar
      1. un mol de cualquier sustancia pura siempre contiene el mismo número de moléculas.
        El producto Mc se denomina capacidad calorífica molar (o calor específico molar) y se denota con C
6 Calorimetría y cambios de fase
1. Calorimetría significa “medición de calor”
  1. Cambios de fase
    1. Usamos el término fase para describir un estado específico de la materia, como sólido, líquido o gas.
      1. El compuesto H2O existe en la fase sólida como hielo, en la fase lí- quida como agua y en la fase gaseosa como vapor de agua
  2. Cálculos de calor
    1. si fluye calor entre dos cuerpos aislados de su entorno, el calor perdido por un cuerpo debe ser igual al ganado por el otro
7 Mecanismos de transferencia de calor
1. Los tres mecanismos de transferencia de calor son conducción, convección y radiación.
  1. Conducción
  2. Convección
    1. transferencia de calor por movimiento de una masa de fluido de una región del espacio a otra
  3. Radiación
    1. La radiación es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas como la luz visible, el infrarrojo y la radiación ultravioleta.

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