Calor y Temperatura. 2da parte

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Margarita Roldán Robles
hace 5 años
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1 Calor y Temperatura 2da parte

2 1. Dilatación y contracción 1.1 Efectos de la variación de temperatura en los cuerpos Al variar la temperatura de un cuerpo son varios los efectos que este puede experimentar. Algunos de ellos son: los cambios de fase, la incandescencia, deformación, el aumento de tamaño (dilatación) o la disminución de tamaño (contracción). Cambios de fase Botellas deformadas por calor Metal fundido incandescente Chocolate fundido por calor Falla producida por dilatación

3 1. Dilatación y contracción 1.2 Cuerpos lineales, superficiales y volumétricos Dentro de los efectos mencionados, nos detendremos en los cambios de tamaño que experimentan los cuerpos cuando varía su temperatura, es decir, estudiaremos la dilatación y contracción. Cuerpos lineales En la naturaleza todos los cuerpos poseen 3 dimensiones: alto, largo y ancho. Sin embargo, en algunos cuerpos una (o dos) de esas dimensiones puede ser mucho menor y, por tanto, despreciable respecto de las demás. Por ejemplo, en un alambre delgado y largo, el alto y el ancho, comparados con su longitud, pueden llegar a ser dimensiones despreciables. Cuando un cuerpo posee una sola dimensión importante, siendo las otras dos despreciables respecto de la primera, se dice que es un cuerpo lineal. Un alambre es un cuerpo lineal En los cuerpos lineales, nos fijamos solo en su longitud.

En cambio, otros cuerpos poseen dos dimensiones importantes (largo y

dos; en este caso se dice que el cuerpo es superficial.

4 1. Dilatación y contracción 1.2 Cuerpos lineales, superficiales y volumétricos Cuerpos superficiales En cambio, otros cuerpos poseen dos dimensiones importantes (largo y ancho), siendo la tercera (alto) despreciable respecto de las otras dos; en este caso se dice que el cuerpo es superficial. En los cuerpos superficiales, nos interesa solo la superficie del cuerpo. Una lámina, una hoja o una membrana, son cuerpos superficiales

existiendo dimensiones despreciables respecto de las demás, entonces se dice que el cuerpo es volumétrico.

5 1. Dilatación y contracción 1.2 Cuerpos lineales, superficiales y volumétricos Cuerpos volumétricos Cuando todas las dimensiones de un cuerpo son relevantes, no existiendo dimensiones despreciables respecto de las demás, entonces se dice que el cuerpo es volumétrico. Sabías que la torre Eiffel crece 6 [cm] en los veranos? En los objetos volumétricos, todas las dimensiones del cuerpo son relevantes y, por lo tanto, nos interesa su volumen. Un cubo, un cilindro, un balón de futbol y un microondas, son cuerpos volumétricos.

contracción lineal En general, al variar la temperatura de

se eleva, o disminuyendo si esta decrece.

al enfriarse. Por ejemplo: en un riel de ferrocarril.

6 1. Dilatación y contracción 1.3 Dilatación contracción de cuerpos lineales Dilatación - contracción lineal En general, al variar la temperatura de un cuerpo lineal, su longitud cambiará aumentando si esta se eleva, o disminuyendo si esta decrece. Así, el cuerpo se dilatará al calentarse, y se contraerá al enfriarse. Por ejemplo: en un riel de ferrocarril. L i L Juntas de dilatación: son espacios que permiten la dilatación y contracción en las estructuras. L L T i

7 Ejercicios El espacio, medido en centímetros, que debe existir entre dos rieles de acero de 6 [m] de longitud cada uno, si se prevé una variación de temperatura de 100 [ºC], es (Considere que el coeficiente de dilatación lineal del acero es [ºC] -1 ) A) 0,33 B) 0,66 C) 0,99 D) 1,32 E) 1,88 B

8 2. Capacidad calórica y calor específico 2.1 Definición Capacidad calórica Es la cantidad de calor que un cuerpo debe absorber o ceder para elevar o disminuir, respectivamente, su temperatura en 1 [ºC]. La capacidad calórica se designa por C y es característica de cada cuerpo. Mientras mayor sea la capacidad calórica del cuerpo, más costará calentarlo o enfriarlo. Se calcula como: C Q T Qué La posee capacidad mayor calórica capacidad de calórica: la piscina el vaso es mucho con mayor agua o que la piscina la del con vaso agua? son agua. Sus unidades son: calorías cal º Celsius º C

9 2. Capacidad calórica y calor específico 2.2 Definición Calor específico Se define como la capacidad calórica por unidad de masa. Es característica de cada material y se calcula como: c C Q m m T Q m c T Sus unidades son: calorías cal gramo º C g º C Quién posee mayor calor específico, el Ambas agua del poseen vaso o el el mismo agua calor de la específico, piscina? pues son el mismo material; agua. El calor específico del agua es: 1 [cal/g C]

10 Ejercicios La capacidad calórica de un cuerpo de 200 [g] de masa, que aumenta su temperatura en 40 [ C] cuando se le suministran [cal], es A) B) C) 200 D) 100 E) 0,5 cal º C cal º C cal º C cal º C cal º C D

11 Ejercicios Si el calor específico del acero es 0,12 cal g º C, la cantidad de calor necesaria para que 400 [g] de acero pasen de 20 [ C] a 100 [ C] es A) [cal] B) [cal] C) [cal] D) [cal] E) [cal] A

frío (quien absorberá calor, calentándose) hasta que

12 3. Equilibrio térmico 3.1 Definición Al aislar dos cuerpos a distinta temperatura, fluirá calor desde el cuerpo más caliente (quien cederá calor, enfriándose) hacia el cuerpo más frío (quien absorberá calor, calentándose) hasta que sus temperaturas se igualen; cuando esto suceda, el sistema se encontrará en equilibrio térmico. Calor

13 4. Principio calorimétrico de mezclas 4.1 Definición Al mezclar dos materiales a distinta temperatura en un sistema en donde el calor no pueda entrar ni escaparse hacia el exterior (sistema adiabático), todo el calor cedido por el material a mayor temperatura será completamente absorbido por aquel a menor temperatura. Q1 m1 c1 T Q m c T Material más caliente. Q Q 0 cedido absorbido m c T T +m c T T eq eq 2 Material más frío.

14 Ejercicios Un recipiente de capacidad térmica despreciable contiene 100 [g] de agua a una temperatura de 20 [ C]. Si al interior del mismo se vierten 200 [g] de agua a 80 [ C], la temperatura final de la mezcla es A) 40 [ C] B) 50 [ C] C) 60 [ C] D) 70 [ C] E) 80 [ C] C

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