TEMA 8 TEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICA
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.
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.
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.
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.
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.
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.
8.4. 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
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
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
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
8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación lineal. Δ l= αlδt 0
8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación superficial. Δ S= 2 α S Δ T 0
8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación cúbica. Δ V= 3α VΔT 0
8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal. F T S = αet Δ
8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal. F S = αeδ T
8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación volumétrica. Δ= p 3 α B Δ T