FISICA: TEMA: Termodinamica

TERMODINÁMICA

Cuando los materiales en estado solido se someten a una diferencia de temperatura se dilatan

Dilatación lineal de los sólidos:
La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo

Para estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra metálica de longitud inicial L0 y temperatura θ0.

Si calentamos esa barra hasta que la misma sufra una variación de temperatura Δθ, notaremos que su longitud pasa a ser igual a L (conforme podemos ver en la siguiente figura):

Matemáticamente podemos decir que la dilatación es:

Pero si aumentamos el calentamiento, de forma de doblar la variación de temperatura, o sea, 2Δθ, entonces observaremos que la dilatación será el doble (2 ΔL).

Podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional a la variación de temperatura.

Imaginemos dos barras del mismo material, pero de longitudes diferentes. Cuando calentamos estas barras, notaremos que la mayor se dilatará más que la menor.

Podemos concluir que, la dilatación es directamente proporcional al larco inicial de las barras.

Cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud, pero de materiales diferentes, notaremos que la dilatación será diferentes en las barras.

Podemos concluir que la dilatación depende del material (sustancia) de la barra.

De los ítems anteriores podemos escribir que la dilatación lineal es:

  

Donde:

L0 = longitud inicial.

L = longitud final.

ΔL = dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0)

Δθ = θ0 – θ (variación de la temperatura)

DILATACIÓN VOLUMÉTRICA

Es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación del volumen del cuerpo.

Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar un cubo metálico de volumen inicial V0 y la temperatura inicial θ0. Si lo calentamos hasta la temperatura final, su volumen pasará a tener un valor final igual a V.

  

Observaciones: 

Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β ou γ, tienen como unidad:

(temperatura)-1 ==> ºC-1

Tomado de: http://fisica.laguia2000.com/fisica-del-estado-solido/dilatacion-lineal-superficial-y-volumetrica#ixzz3jsu56Pns

Calor: es una forma de energía que se transfiere de un cuerpo a otro  a partir de una diferencia de temperatura. Su unidad de medida es la caloría

Una caloría es:  la cantidad de calor necesaria para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua

Capacidad calorica: Si un cuerpo recibe una cantidad de calor ΔQ y su temperatura varía (se eleva o disminuye) en ΔT, la capacidad térmica de este cuerpo estará dada por la siguiente fórmula:

“Q” es el símbolo universal del calor.

“T” es el símbolo de temperatura.

“Δ” se llama “Delta” y es una letra griega que expresa una variación. Por ejemplo: ΔT significa una variación en la temperatura, y se lee “delta T”.

“C” (en mayúscula siempre) es el símbolo de capacidad térmica.

*EJEMPLO:

Determina la capacidad calorífica de un cuerpo sabiendo que cuando desprende 5 KJ de calor, su temperatura disminuye 1.85 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 3 kg, determina, además, la capacidad calorífica de la sustancia que lo compone.

Solución

Datos

Calor extraído del cuerpo: Q = - 5 KJ = - 5·10^3 J (El signo negativo indica que el calor se transfiere desde el cuerpo al entorno)

Aumento de temperatura: ∆T = -1.85 k

Masa del cuerpo: m = 3 kg

C=Q/∆T=−5⋅10^3/−1.85=2702.7 J/k

Por otro lado, la capacidad calorífica nos permite entender como se comporta la sustancia térmicamente, independientemente de la cantidad de masa que tenga:

c=C/m=2702.73=900.9 J/k⋅kg

1J = 4.186 cal o tambien 1 cal = 02388J

*EJERCICIO:

Calcular E necesaria (en calorias) para calentar 10,4g de mercurio de 37°c a 42°c

C=0,14

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