TEMA 8 TEMPERATURA TEMPERA

Transcripción

1 TEMA 8 TEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICA

2 8.2. Objetivos y características de la termodínamica. Termodinámica: Rama de la Física que se ocupa de las transformaciones energéticas y, en particular, de los procesos en que intervienen calor y temperatura. principios, postulados o axiomas que se basan en la experiencia. Punto de vista macroscópico. Estados de equilibrio. Transformaciones como serie continua de equilibrios.

3 8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación. Universo en dos partes: Sistema Termodinámico: Parte del universo sometida a estudio. Entorno, exterior o alrededores: Td Todo lo exterior al sistema. it Interacciones entre ambas: Térmica (intercambio de calor). Mecánica (intercambio de trabajo). Química (reacciones). Todas dependen del tipo de pared, frontera o superficie que separa a las partes.

4 8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación. Estado termodinámico: Conjunto de valores que toman sus coordenadas o variables termodinámicas. Sistema hidrostático: Cualquier sistema de masa constante cuyo estado se describe por las variables termódinamicas presión, volumen y temperatura.

5 8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación. Paredes en interacciones térmicas: Diatérmana o diatérmica: Permite el intercambio de calor. Adiabática: No lo permite. Paredes en interacciones mecánicas: Móvil: Permite realizar un trabajo. Fija: No lo permite. Paredes en interacciones químicas: Permeable: Permite el intercambio de masa. Impermeable: No lo permite.

6 8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación. Clasificación de sistemas: (atendiendo a los intercambios) Abierto: Puede intercambiar masa con el entorno. Cerrado: No puede intercambiar masa, aunque sí energía. Aislado: No intercambia ni masa ni energía.

7 8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación. Según su estructura interna: Homogéneos: Consta de una sola fase. Heterogéneos: Consta de varias fases. Fase: sistema o subsistema de composición química y estructura homogénea limitado por una pared a través de la cual las propiedades físicas cambian bruscamente.

8 8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura. Equilibrio termodinámico: Dos sistemas están en equilibrio termodinámico si están en equilibrio mecánico, químico y térmico. A p A, V A, T A B p B, V B, T B Las variables termodinámicas p,v y T, permanecen constantes en el tiempo

9 8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura. Principio cero: (a) Dos sistemas aislados del exterior, A y B, puestos en contacto prolongado a través de una superficie diatérmana alcanzan el equilibrio térmico. (b) Si A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer sistema C, están también en equilibrio térmico entre sí. Pared adiabática Pared diatérmana A B A B C

10 8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura. Temperatura: Propiedad termodinámica que determina si un sistema se encuentra en equilibrio i térmico con otros sistemas. Pared adiabática A B C Termómetro Pared diatérmana

11 8.5. Medida de la temperatura. La variación de la temperatura suele estar acompañada de la variación de Alguna magnitud física que caracteriza el estado de un sistema: variable termométrica Escalas termométricas Escala centígrada o Celsius: (puntos fijos) punto de fusión del hielo puro a 1t 1atm de presión: 0ºC. punto de ebullición del agua a 1 atm de presión: 100º C. T= ax + b

12 8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación lineal. Δ l= αlδt 0

13 8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación superficial. Δ S= 2 α S Δ T 0

14 8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación cúbica. Δ V= 3α VΔT 0

15 8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal. F T S = αet Δ

16 8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal. F S = αeδ T

17 8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación volumétrica. Δ= p 3 α B Δ T