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TEMA 8TEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICATEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICA
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8.2. Objetivos y características de la termodínamica.
Termodinámica: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.
P t d i t ó i• Punto de vista macroscópico.
• Estados de equilibrio. Transformaciones como serie continua de equilibrios.
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8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Universo en dos partes:
Sistema Termodinámico:P t d l i tid t di
Entorno, exterior o alrededores:T d l t i l i tParte del universo sometida a estudio. Todo lo exterior al sistema.
Interacciones entre ambas: • Térmica (intercambio de calor).
• Mecánica (intercambio de trabajo)• Mecánica (intercambio de trabajo).
• Química (reacciones).
Todas dependen del tipo de pared frontera o superficie que separa a las partesTodas dependen del tipo de pared, frontera o superficie que separa a las partes.
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8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Estado termodinámico:Conjunto de valores que toman sus coordenadas o variables termodinámicasConjunto de valores que toman sus coordenadas o variables termodinámicas.
Sistema hidrostático:Cualquier sistema de masa constante cuyo estado se describe por lasvariables termódinamicas presión, volumen y temperatura.
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8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
Diatérmana o diatérmica:Permite el intercambio de calor.
Paredes en interacciones térmicas:
Adiabática:No lo permite.
Móvil:Permite realizar un trabajo.
Paredes en interacciones mecánicas:j
Fija:No lo permiteNo lo permite.
Permeable:Paredes en interacciones químicas:Permite el intercambio de masa.
Impermeable:Impermeable:No lo permite.
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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.
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8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.
ú i Homogéneos:Consta de una sola fase.
Según su estructura interna:
Heterogéneos:Consta de varias fases.
Fase: sistema o subsistema de composición química y estructura homogénealimitado por una pared a través de la cual las propiedades físicas cambianbruscamentebruscamente.
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8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.
Equilibrio termodinámico:Dos sistemas están en equilibrio termodinámico si están en equilibriomecánico químico y térmicomecánico, químico y térmico.
A BApA , VA , TA
BpB , VB , TB
Las variables termodinámicas p,V y T, permanecen constantes en el tiempo
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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) Dos sistemas aislados del exterior, A y B, puestos en contacto prolongadoa 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(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 diatérmanaA B
Pared adiabática
A B
A BC
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8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.
Temperatura:Propiedad termodinámica que determina si un sistema se encuentra en
ilib i té i t i tequilibrio térmico con otros sistemas.
Pared adiabáticaPared adiabática
A B
C Termómetro
Pared diatérmanaPared diatérmana
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8.5. Medida de la temperatura.
La variación de la temperatura suele estar acompañada de la variación deAlguna magnitud física que caracteriza el estado de un sistema:variable termométrica
Escalas termométricas
Escala centígrada o Celsius:(puntos fijos)(puntos fijos)
• punto de fusión del hielo puro1 t d ió 0º Ca 1atm de presión: 0º C.
• punto de ebullición del aguaa 1 atm de presión: 100º C.
T ax b+T ax b= +
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8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación lineal.
0l l TαΔ = Δ
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8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación superficial.
2S S TαΔ = Δ02S S TαΔ Δ
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8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación cúbica.
03V V TαΔ = Δ
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8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal.
F E Tα= ΔE TS
α= Δ
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8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal.
F E TS
α= ΔS
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8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación volumétrica.
3p B TαΔ = Δ3p B TαΔ = Δ