Este documento presenta información sobre la temperatura, incluyendo cómo se mide, las leyes de la termodinámica, escalas de medición, y otros temas relacionados. Explica que la temperatura se mide con termómetros y se define como una propiedad relacionada con la energía interna de un sistema. También resume brevemente las leyes cero, primera, segunda y tercera de la termodinámica, así como conceptos como la entropía y las escalas de medición Celsius y Kelvin.
EL CICLO PRÁCTICO DE UN MOTOR DE CUATRO TIEMPOS.pptx
Temperatura
1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
SUPERIOR
UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA
TEMPERATURA
BACHILLERES:
PROFESOR:
ELIECER HURTADO
RENNY ABZUETA
HÉCTOR ORTIZ
FECHA: 23/01/2012.
2. TEMPERATURA
Es una magnitud referida a las nociones comunes de
caliente o frío que puede ser medida con un termómetro. Por
lo general, un objeto más "caliente" que otro puede
considerarse que tiene una temperatura mayor, y si es frío, se
considera que tiene una temperatura menor. 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. COMO SE MIDE LA TEMPERATURA
La temperatura se mide con termómetros, los cuales
pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas
que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En
el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de
temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la
escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor "cero
kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se gradúa con un tamaño de
grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del
ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es
común.
4. Nociones generales
La temperatura es una propiedad física que se refiere a
las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin
embargo su significado formal en termodinámica es más
complejo, a menudo el calor o el frío percibido por las
personas tiene más que ver con la sensación térmica (ver
más abajo), que con la temperatura real. Fundamentalmente,
la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas
físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel
microscópico, que es la energía promedio por partícula.
5. LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Antes de dar una definición formal de temperatura, es
necesario entender el concepto de equilibrio térmico. Si dos
partes de un sistema entran en contacto térmico es probable
que ocurran cambios en las propiedades de ambas. Estos
cambios se deben a la transferencia de calor entre las partes.
Para que un sistema esté en equilibrio térmico debe llegar al
punto en que ya no hay intercambio neto de calor entre sus
partes, además ninguna de las propiedades que dependen de
la temperatura debe variar.
6. Q
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Permítase que un sistema cambie de un estado
inicial de equilibrio , a un estado final de equilibrio , en
un camino determinado, siendo el calor absorbido por
el sistema y el trabajo hecho por el sistema. Después
calculamos el valor de . A continuación cambiamos
el sistema desde el mismo estado hasta el estado
final , pero en esta ocasión por un camino diferente. Lo
hacemos esto una y otra vez, usando diferentes
caminos en cada caso. Encontramos que en todos los
intentos es la misma.
7. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA.
Existen diferentes formas de enunciar la segunda ley
de la termodinámica, pero en su versión más simple,
establece que “el calor jamás fluye espontáneamente de
un objeto frío a un objeto caliente”.
La segunda ley de la termodinámica establece cuales
procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los
procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de
conversión de energía pueden ocurrir.
8. Los siguientes son algunos procesos compatibles con
la primera ley de la termodinámica, pero que se cumplen en
un orden gobernado por la segunda ley.
1) Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se
ponen en contacto térmico entre sí, el calor fluye del objeto
más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más cálido.
2) La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la
extracción de la sal del agua requiere alguna influencia
externa.
9. TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.
En el análisis de muchas reacciones químicas es
necesario fijar un estado de referencia para la entropia. Este
siempre puede escogerse algún nivel arbitrario de referencia
cuando solo se involucra un componente; para las tablas de
vapor convencionales se ha escogido 320F. Sobre la base de
las observaciones hechas por Nernst y por otros, Planck
estableció la tercera ley de la termodinámica en 1912, así:
La entropía de todos los sólidos cristalinos perfectos es
cero a la temperatura de cero absoluto.
10. Un cristal “perfecto” es aquel que esta en equilibrio
termodinámico. En consecuencia, comúnmente se establece
la tercera ley en forma más general, como:
La entropia de cualquier sustancia pura en equilibrio
termodinamico tiende a cero a medida que la temperatura
tiende a cero.
La importancia de la tercera ley es evidente. Suministra
una base para el cálculo de las entropías absolutas de las
sustancias, las cuales pueden utilizarse en las ecuaciones
apropiadas para determinar la dirección de las reacciones
químicas.
11. Entropía.
La entropía, como todas las variables de estado,
dependen sólo de los estados del sistema, y debemos estar
preparados para calcular el cambio en la entropía de procesos
irreversibles, conociendo sólo los estados de principio y al fin.
Consideraremos dos ejemplos:
1.- Dilatación libre: Dupliquemos el volumen de un gas,
haciendo que se dilate en un recipiente vacío , puesto que
no se efectúa reacción alguna contra el vacío, y, como el gas
se encuentra encerrado entre paredes no conductoras, .
por la primera ley se entiende que o:
12. 2.- Transmisión irreversible de calor: Como otro ejemplo,
considérense dos cuerpos que son semejantes en todo,
excepto que uno se encuentra a una temperatura TH y el otro a
la temperatura TC, donde TH> TC. Si ponemos ambos objetos
en contacto dentro de una caja con paredes no conductoras,
eventualmente llegan a la temperatura común Tm, con un valor
entre TH y TC; como la dilatación libre, el proceso es
irreversible, por que perdemos el control del medio ambiente,
una vez que colocamos los dos cuerpos en la caja. Como la
dilatación libre, este proceso también es adiabático
(irreversible), por que no entra o sale calor en el sistema
durante el proceso.
13. ESCALAS DE MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA
Las dos escalas de temperatura de uso común son la
Celsius (llamada anteriormente ‘’centígrada’’) y la Fahrenheit.
Estas se encuentran definidas en términos de la escala
Kelvin, que es las escala fundamental de temperatura en la
ciencia.
La escala Celsius de temperatura usa la unidad ‘’grado
Celsius’’ (símbolo 0C), igual a la unidad ‘’Kelvin’’. Por esto, los
intervalos de temperatura tienen el mismo valor numérico en
las escalas Celsius y Kelvin. La definición original de la escala
Celsius se ha sustituido por otra que es más conveniente. Sí
hacemos que Tc represente la escala de temperatura,
entonces:
Tc = T - 273.150
14. UNIDADES DE TEMPERATURA
Las escalas de medición de la temperatura se dividen
fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas.
Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier
escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel
mínimo: el cero absoluto. Mientras que las escalas absolutas
se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas
de definirse.
Relativas
Absolutas
16. TEMPERATURA EN DISTINTOS MEDIOS
La temperatura en los gases
Para un gas ideal, la teoría cinética de gases utiliza mecánica
estadística para relacionar la temperatura con el promedio de
la energía total de los átomos en el sistema.
Sensación térmica
Es importante destacar que la sensación térmica es algo
distinto de la temperatura tal como se define en
termodinámica. La sensación térmica es el resultado de la
forma en que la piel percibe la temperatura de los objetos y/o
de su entorno, la cual no refleja fielmente la temperatura real
de dichos objetos y/o entorno.
17. Temperatura seca
Se le llama temperatura seca del aire de un entorno (o
más sencillamente: temperatura seca) a la temperatura del
aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que
rodean ese ambiente concreto, y de los efectos de la humedad
relativa y de los movimientos de aire.
Temperatura radiante
La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emitido
por radiación de los elementos del entorno.
Se toma con un termómetro de bulbo, que tiene el
depósito de mercurio encerrado en una esfera o bulbo
metálico de color negro, para asemejarlo lo más posible a un
cuerpo negro y así absorber la máxima radiación.
18. Temperatura húmeda
Temperatura de bulbo húmedo o temperatura húmeda,
es la temperatura que da un termómetro bajo sombra, con el
bulbo envuelto en una mecha de algodón húmedo bajo una
corriente de aire.
Coeficiente de dilatación térmica
Durante una transferencia de calor, la energía que está
almacenada en los enlaces intermoleculares entre 2 átomos
cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo
hace la longitud de estos enlaces.