propiedad importante del equilibrio térmico considerando
tres sistemas,
A,B,C
A Y B separamos con una pared aislante
ideal
C interactua con a y b
Esta ley es fundamental para segunda y
tercera leyes de la termodinámica
Por esto su nombre ''cero"
Termómetros y escalas de temperatura
La escala Celsius
se usa, tanto en la vida cotidiana como en la
ciencia y la industria, en casi todo el mundo
Otro
tipo
de
termómetro
común
usa una tira
bimetálica,
que se fabrica
pegando tiras
de dos
metales
distintos
En la escala de temperatura Fahrenheit,
usada en la vida
cotidiana en Estados
Unidos, la temperatura
de congelación del
agua es de 32 °F
Para convertir
temperaturas de
Celsius a
Fahrenheit
observamos que una
temperatura Celsius TC
es el número de grados
Celsius arriba de la
temperatura de
congelación del agua;
Es decir, restamos 32°
para obtener el número
de grados Fahrenheit
arriba de la temperatura
de congelación y luego
multiplicamos por para
obtener el número de
grados Celsius, esto es, la
temperatura Celsius.
Termómetros de gas y la escala Kelvin
El principio de un termómetro de gas muestra que la presión de un
gas a volumen constante aumenta con la temperatura.
El principio de un termómetro de gas muestra que la
presión de un gas a volumen constante
aumenta con la temperatura.
y se mide su presión con uno de los dispositivos
Para calibrar dicho termómetro, medimos la presión a
dos temperaturas
La escala Kelvin y temperatura absoluta
La escala Celsius tiene dos puntos fijos, los puntos de congelación
y ebullición normales del agua.
Definimos el cociente de cualesquiera dos
temperaturas T1 y T2 en la escala Kelvin, como
el cociente de las presiones correspondientes
de termómetro de gas p1 y p2:
Relaciones entre las escalas de
temperatura Kelvin (K), Celsius (C) y
Fahrenheit (F). Las temperaturas se
redondearon al grado más cercano.
Expansión térmica
El aumento en la temperatura hace
que el líquido se expanda en los
termómetros de líquido en un tubo y
que las tiras bimetálicas se doblen
Expansión lineal
una varilla de material
tiene longitud L0 a
una temperatura
inicial T0. Si la
temperatura cambia
en DT, la longitud
cambia en DL
Se observa
experimentalmente que si
DT no es muy grande
DL es directamente proporcional a DT. Si dos varillas
del mismo material tienen el mismo cambio de
temperatura
Si introducimos una constante de
proporcionalidad expresaremos estas
relaciones en una ecuación:
Expansión de volumen
Un aumento de
temperatura suele
aumentar el
volumen de
materiales tanto
líquidos como
sólidos
Coeficientes de
expansión lineal
Expansión térmica del agua
El agua, en el intervalo de temperaturas
de 0 °C a 4 °C, se contrae al aumentar la
temperatura
En este intervalo, su coeficiente de
expansión es negativo
Esfuerzo
térmico
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
Los dientes de una articulación de
expansión de un puente. Se requieren
estas articulaciones para dar cabida a los
cambios de longitud resultado de la
expansión térmica
Cantidad de calor
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.
estudió cómo puede calentarse el agua por agitamiento
vigoroso con una rueda de paletas (figura 17.15a), la cual
agrega energía al agua realizando un trabajo sobre ella,
Joule observó que el aumento de temperatura es
directamente proporcional a la cantidad de trabajo
realizado
Es posible lograr el mismo cambio de
temperatura poniendo el agua en contacto con
un cuerpo más caliente ; por lo tanto, esta
interacción también debe implicar un
intercambio de energía
Puesto que el calor es una transferencia
de energía, debe haber una relación
defi- nida entre estas unidades y las de
energía mecánica que conocemos, como
el joule. Experimentos similares en
concepto al de Joule han demostrado
que
1 cal 5 4.186 J
1 kcal 5 1000 cal 5 4186 J
1 Btu 5 778 ft # lb 5 252 cal 5 1055 J
Calor
específico
Cuando el calor está asociado
a un cambio de temperatura
infinitesimal dT, lo llamamos
dQ.
Capacidad calorífica molar
La masa molar de cualquier sustancia, denotada con M,
es la masa por mol.
por ejemplo, la masa molar del agua es
de un mol de agua tiene una masa de
18.0 g 5 0.0180 kg.
Calorimetría y cambios de fase
el término fase para describir un estado específico de
la materia, como sólido, líquido o gas.
Una transición de una fase a otra es
un cambio de fase.
Para una presión dada, los cambios de fase se dan a
una temperatura definida, generalmente
acompañada por absorción o emisión de calor, y un
cambio de volumen y densidad
El aire circundante está a temperatura
ambiente, pero esta mezcla de hielo y agua
se mantiene a 0 °C hasta que todo el hielo se
funde y el cambio de fase es total
Mecanismos de transferencia de calor
Los tres mecanismos de transferencia de calor son
conducción
dentro de un cuerpo o entre dos
cuerpos que están en contacto
convección
depende del
movimiento de una
masa de una región
del espacio a otra
radiación
transferencia de calor por radiación
electromagnética, como la luz del Sol, sin
que tenga que haber materia en el
espacio entre los cuerpos.