OBJETIVOS. Comprender el concepto de TEMP estableciendo el equilibrio térmico entre dos o más sistemas.

Transcripción

1 TEMPERATURA

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

3 Problema Proponer una nueva escala empírica ( E) y relacionarla con la escala Celsius ( C).

4 Cuestionario previo 1. Qué establece la ley cero de la termodinámica?

5 Ley Cero de la Termodinámica Sistema A Sistema B Sistema A Sistema B Sistema C Sistema C (a) (b) Dos sistemas que se encuentran en equilibrio térmico con un tercer sistema están en equilibrio térmico entre sí LCE/2003

6 2. Definir temperatura Función de estado Propiedad intensiva, característica del sistema Nos permite saber, al comparar 2 sistemas en contacto mediante una pared diatérmica están en equilibrio térmico DIFERTE A CALOR (no se posee)

7 3. Qué es un termómetro? Es un instrumento de medición que tiene una propiedad termométrica que varia con la temperatura y es comparable con un patrón predeterminado

8 Diferentes tipos de termómetros Propiedad termométrica Ejemplo Intervalo de medición ( C)* Dilatación longitud de la columna de líquido Resistencia eléctrica Fuerza electromotriz mercurio en vidrio -39 a 300 Termistor -60 a 399 (term. digital) termopar -196 a 1093 Cambios ópticos Pirómetro óptico 750 a 5000 (+) El intervalo de medición reportado se refiere específicamente a los ejemplos citados LCE/2003

9 Escalas Termométricas Pr 1700s Newton 1 a escala termométrica 1742 Celsius Escala a CIPM Define escala temp. con 2 ptos.fijos (1 atm) 1592 Galileo Invención del termoscopio Prop termométrica P-V 1714 Fahrenheit 1er termómetro líquido en vidrio Termometría de gases 1848 Kelvin Escala absoluta de temp Fowler Ley Cero LCE/2003

10 Kelvin Celsius Fahrenheit Rankine Divisiones entre los puntos fijos

11 4. Definir escala de temperatura. Escalas relativas Escalas absolutas 5. De las escalas de temperatura conocidas, Cuáles son empíricas y cuáles absolutas?

12 Kelvin Rankine Celsius Fahrenheit Escalas Absolutas Escalas Empíricas Punto de ebullición del agua Punto de congelación del agua Cero Absoluto

13 Cubrir con masking tape la escala de uno de los termómetros permitiendo que se vea la columna de mercurio

14 Llenar el vaso Dewar con hielo y un poco de agua Introducir en el hielo los dos termómetros y esperar a que se alcance el equilibrio térmico Registrar la temperatura que marca el termómetro en C y marcar sobre el masking tape del otro termómetro, la altura que alcanza la columna de mercurio A esta temperatura se le considera el punto fijo inferior de la escala estudiante ( E)

15 Calentar agua hasta su temperatura de ebullición. Mantener el agua hirviendo Introducir los dos termómetros en el vaso y esperar a que se alcance el equilibrio térmico Registrar la temperatura en ambos termómetros (como se hizo en el punto anterior) A esta temperatura se le considera el punto fijo superior de la escala estudiante ( E)

16 Prepara 8 mezclas de agua fría-agua caliente en el frasco Dewar Determina la temperatura (equilibrio térmico) en los dos termómetros ( C y E) para cada mezcla Escribe los datos en la tabla 2

17 Manejo de datos Completa la información experimental solicitada en las siguientes tablas 1 y 2 PUNTOS FIJOS Termómetro de Hg ( C) Termómetro de Hg ( E) PROPUESTA DEL VALOR Punto de fusión del hielo Punto de ebullición del agua Evento HIELO Temperatura experimental ( C) «eje x» en Temperatura experimental en ( E) «eje y» calculada M-1 90 ml-10 ml fría caliente M M M M M M M AGUA EBULLICIÓN

18 Estudiante Celsius 5 Y (punto fijo superior) Y Yc t E -X t -X = Y-X Y -X C C C C Y - X Yc - Xc 1 X (punto fijo inferior) X Xc

19 Manejo de datos 1. Con la igualdad calcula E 2. Realiza una grafica en excel de C vs E 3. Obtén la ecuación de la recta y = mx + b y R 2 4. Transcríbela con las variables correspondientes E = m C + b 5. Llena la tabla 3 con la ecuación obtenida t E -X t -X = Y-X Y -X C C C C

20 Con los datos experimentales de la tabla anterior graficar y obtener la ecuación de la recta y completar la siguiente tabla: T( E) calculada con ECUACIÓN ALGEBRAICA E = m C exp + B T( C) calculada con la ECUACIÓN DE LA RECTA C = m E exp + B

21 En el reporte incluye la parte de BIBLIOGRAFÍA CONCLUSIONES Reflexionar y responder Aplicación del lenguaje termodinámico

22 Una vez llenada la tabla 2 realiza la grafica de C vs E Experimentales Calculados C E C E hielo ebullición y = mx +b E = C False y = x R² = y = x R² =

23 Sistema 1 X 1, y 1, Sistema 2 X 2, y 2,

24 Sistema 1 X 1, y 1, Sistema 2 X 2, y 2, pared diatérmica pared adiabática

25 T 1 T 2 T 1 T 2

26 C F 100 C 212 F 100 t C t F 180 t C t C t t F 180 F C 32 F LCE/2003

27 F F vs. C y = 1.8x + 32 F = 1.8 C C

28 K K vs. C y = x K = C C

29 R R vs. K y = 1.8x R = 1.8K K

30 ANALOGÍAS SOBRE CALOR La lluvia es agua en tránsito de las nubes a la tierra. Es agua, sí, pero agua que cae. Cuando está en las nubes no se le llama lluvia, cuando está en la tierra, tampoco. Sólo es lluvia cuando está cayendo. Lo mismo ocurre con el calor: cuando está dentro de un sistema es energía interna, cuando está en el otro sistema también es energía interna, sólo le llamamos calor en el tránsito de un sistema a otro (Hierrezuelo y Moreno, 1988) El calor es como el viento: en el momento en que se encuentra en reposo, recibe el nombre de aire, pero en cuanto comienza a moverse, se le denomina viento. De igual manera, la energía que se encuentra dentro de un cuerpo se denomina energía interna y en el momento en que se mueve de un cuerpo a otro, se conoce como calor.