2. CALOR: es la energía en tránsito (en
movimiento) entre 2 cuerpos o sistemas,
proveniente de la existencia de una
diferencia de temperatura entre ellos.
Unidades de Cantidad de Calor (Q)
Las unidades de cantidad de calor (Q) son las
mismas unidades de trabajo (T).
La temperatura es una magnitud referida a
las nociones comunes de caliente, tibio
o frío que puede ser medida con
un termómetro. En física, se define como
una magnitud escalar relacionada con
la energía interna de un sistema
termodinámico, definida por el principio
cero de la termodinámica.
3. Escalas para medir la temperatura.
Aquí citaremos las que son sin duda las más
usadas tanto en la vida común como en las
ciencias.
Escala Centígrada (C°): También
llamada Escala Celsius. Es muy usada en
países de habla hispana. Se mide
en grados centígrados o Celsius.
Escala Farenheit (F°): Es más común
en países anglosajones.
Escala Kelvin (K): Esta es la más usada en el
ámbito científico. En química y física por
ejemplo.
4. Un punto muy importante es la manera de
poder pasar o transformar un valor de
temperatura que esta en una escala a otra.
Por ejemplo si tenemos que pasar una
temperatura que esta
en grados centígrados a otra de grados
Kelvin solo bastara con sumarle al valor
273. Ejemplo
K = 25°C + 273 = 298K
Si tuviéramos una en grados K le restamos
273 para pasarla a la escala Celsius.
°C = 290K – 273 = 17°C.
5. Entre las
escalas Celsius y Farenheit también
hay fórmulas de pasaje:
°C = (°F – 32) . 5/9
Si tenemos una temperatura de 86°F
°C = (86°F – 32) . 5/9 = 30°C
La fórmula para convertir °C a
°F sale de despejar °F en la anterior:
F = °C . 9/5 + 32
6. Convertir 50 grados Centígrados a
grados Fahrenheit.
Convertir 400 grados Kelvin a grados
Fahrenhit.
Convertir 200 grados Centígrados a
grados Kelvin.
Convertir 15 grados Fahrenheit a grados
Centígrados.
Convertir 450 grados Fahrenheit a
grados Kelvin.
Convertir 450 grados Kelvin a grados
Centígrados.
7. La calorimetría mide el calor en
una reacción química o un cambio de
estado usando un instrumento
llamado calorímetro. Pero también se
puede emplear un modo indirecto
calculando el calor que los organismos
vivos producen a partir de la producción de
dióxido de carbono y de nitrógeno (urea en
organismos terrestres), y del consumo de
oxígeno.
Caloría: es la cantidad de calor necesaria
para aumentar la temperatura de 1 gramo
de agua de 14,5 °C a 15,5 °C a la presión
de 1 atmósfera (Presión normal).
8. Relación entre unidades
1 kg = 9,8 J
1 J = 107 erg
1 kgm = 9,8.107 erg
1 cal = 4,186 J
1 kcal = 1000 cal = 10³ cal
1 BTU = 252 cal
9. Calor específico de un cuerpo: es la
razón o cociente entre la capacidad
térmica (C) de un cuerpo y la masa (m)
de dicho cuerpo.
Además, en el calor específico se debe
notar que es una característica propia
de las sustancias que constituye el
cuerpo, en tanto que la capacidad
térmica (C) depende de la masa (m) y
de la sustancia que constituye el
cuerpo.
C...calor específico (en cal/g.°C)
10. También, debemos notar que el calor
específico de una sustancia varía con la
temperatura, aumentando cuando está
aumenta; pero en nuestro curso
consideraremos que no varía
El calor específico del agua es la excepción
a está regla, pues disminuye cuando la
temperatura aumenta en el intervalo de 0
°C a 35 °C y crece cuando la temperatura
es superior a 35 °C.
En nuestro curso consideraremos el
calor específico (c) del agua
"constante" en el intervalo de 0 °C a
100 °C y es igual a 1 cal / g x °C
11. C agua = 1 cal/g.°C
C hielo = 0,5 cal/g.°C
C aire = 0,24 cal/g.°C
C aluminio = 0,217 cal/g.°C
C plomo = 0,03 cal/g.°C
C hierro = 0,114 cal/g.°C
C latón = 0,094 cal/g.°C
C mercurio = 0,033 cal/g.°C
C cobre = 0,092 cal/g.°C
C plata = 0,056 cal/g.°C
13. Observación: Para que el cuerpo
aumente de temperatura; tiene que
recibir calor, para eso la temperatura
tf debe ser mayor que la temperatura
to ; y recibe el nombre de calor recibido.
tf> to → calor recibido (Q > 0)
Para disminuir la temperatura; tiene que
ceder calor, para eso la temperatura
tf debe ser menor que la temperatura
to ; y recibe el nombre de calor cedido.
tf< to → calor cedido (Q < 0)
14. 1- Sea 200 g de hierro a la temperatura de 12 °C.
Determine su temperatura después de haber cedido
500 cal. Siendo: c hierro = 0,11 cal /g °C.
2- Transforme 20 J en calorías.
3- Transforme 40 cal en Joules.
4- Suministrando una energía de 10 J a un bloque
de una aleación de aluminio de 5 g; su temperatura
varía de 20 °C a 22 °C. Determine el calor específico
de este material.
5- Un recipiente térmicamente aislado contiene 200
g de agua, inicialmente a 5 °C. Por medio de un
agitador, son suministrados 1,26*104 J a esa masa
de agua. El calor específico del agua es 1 cal /g °C;
el equivalente mecánico de la caloría es de 4,2 J/cal.
Considere despreciable la capacidad térmica
15. 6- Se colocan 200 g de hierro a 120 °C en un recipiente
conteniendo 500 g de agua a 20 °C. Siendo el calor
específico del hierro igual a 0,114 cal /g °C y
considerando despreciable el calor absorbido por el
recipiente. Determine la temperatura de equilibrio
térmico.
7- Se colocan 400 g de cobre a 80 °C en un recipiente
conteniendo 600 g de agua a 22 °C. Determine la
temperatura de equilibrio térmico sabiendo que el calor
específico del cobre es de 0,092 cal /g °C.
8-Un calorímetro de cobre de 80 g contiene 62 g de un
líquido a 20 °C. En el calorímetro es colocado un bloque
de aluminio de masa 180 g a 40 °C. Sabiendo que la
temperatura de equilibrio térmico es de 28 °C, determine
el calor específico del líquido.
Considere: c Cu = 0,092 cal /g °C y c Al = 0,217 cal /g °C.
16. DILATACION
La experiencia muestra que los sólidos se dilatan
cuando se calientan y se contraen cuando se
enfrían. La dilatación y la contracción ocurren en
tres (3) dimensiones: largo, ancho y alto.
A la variación en las dimensiones de un sólido causada
por calentamiento (se dilata) o enfriamiento (se
contrae) se denomina Dilatación térmica.
La dilatación de los sólidos con el aumento de la
temperatura ocurre porque aumenta la energía
térmica y esto hace que aumente las vibraciones de
los átomos y moléculas que forman el cuerpo,
haciendo que pase a posiciones de equilibrio más
alejadas que las originales. Este alejamiento mayor
de los átomos y de las moléculas del sólido produce
su dilatación en todas las direcciones.
17. Es aquella en la que predomina la
variación en una (1) dimensión de
un cuerpo, es decir: el largo.
Ejemplo : dilatación en hilos, cabos y
barras.
18. Es aquella en la que predomina la
variación en dos (2) dimensiones de
un cuerpo, es decir: el largo y el
ancho.
19. Es aquella en la predomina la variación
en tres (3) dimensiones de un
cuerpo, es decir: el largo, el ancho y
el alto
20. Material α (°C-1)
Hormigón1.2 x 10-5
Acero1.2 x 10-5
Hierro1.2 x 10-5
Plata3.0 x 10-5
Oro1.5 x 10-5
Plomo3.0 x 10-5
Zinc2.6 x 10-5
Aluminio2.4 x 10-5
Latón1.8 x 10-5
Cobre1.7 x 10-5
Vidrio0.7 a 0.9 x
10-5
Cuarzo0.04 x 10-5
Hielo5.1 x 10-5
Diamante0.12 x
10-5
Grafito0.79 x 10-5
21. El cambio de longitud viene dado por :
L=L0 · (1+ · αT)
Para dilatación lineal
S=S0 · (1+ · σT)
Para dilatación superficial
V=V0 · (1+ · ξT)
Para dilatación volumétrica
22. 1- la longitud de un cable de aluminio es de 30
m a 20°C. Sabiendo que el cable es calentado
hasta 60 °C y que el coeficiente de dilatación
lineal del aluminio es de 24*10-6 1/°C.
Determine: a) la longitud final del cable y b)
la dilatación del cable.
2- Una barra de hierro de 10 cm de longitud
está a 0 °C; sabiendo que el valor de α es de
12*10-6 1/°C.Calcular: a) la Lf de la barra y la
ΔL a 20 °C; y b) la Lf de la barra a -30 °C.
3- la longitud de un cable de acero es de 40 m
a 22 °C. Determine su longitud en un día en
que la temperatura es de 34 °C,sabiendo que el
coeficiente de dilatación lineal del acero es
igual a 11*10-6 1/°C.
23. 4-Un disco de plomo tiene a la temperatura de 20
°C; 15 cm de radio. ¿Cuáles serán su radio y su
área a la temperatura de 60 °C?. Sabiendo
que: α plomo =0,000029 1/°C.
5-Un hilo de latón tiene 20 m de longitud a 0 °C.
Determine su longitud si fuera calentado hasta
una temperatura de 80 °R. Se sabe que:
α latón =0,000018 1/°C.
6-Una chapa de zinc tiene un área de 6 m² a 16
°C. Calcule su área a 36 °C, sabiendo que el
coeficiente de dilatación lineal del zinc es de
27*10-6 1/°C.
7-Una chapa de acero tiene un área de 36 m² a
30 °C. Calcule su área a 50 °C, sabiendo que el
coeficiente de dilatación superficial del acero es
de 22*10-6 1/°C.
