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FÍSICA 2

TEMPERATURAY

DILATACIÓN.

Por: Jhon FarinangoINFORMÁTICO

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Objetivos:

Cuando termine de estudiar esta unidad usted:

• Demostrará que ha comprendido las escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit, Kelvin y Rankine, convirtiendo temperaturas específicas de una escala a sus temperaturas correspondientes en otra.

• Escribirá las fórmulas para la dilatación lineal, y poder aplicarlas a la solución de problemas.

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Términos claves:

• Termómetro. • Cero absoluto.• Coeficiente de dilatación lineal.• Equilibrio térmico.• Escala Celsius, Fahrenheit, Kelvin y Rankin.• Termometría.

• Cinemática y Dinámica.

Pre-requisitos:

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LA TEMPERATURA

Es la medida de la energía cinética media por molécula. En la actualidad existen termómetros infrarrojos que provienen del canal de aire del oído pasa por el sistema óptico del termómetro y es convertida en una señal eléctrica proporcional a la energía radiada por esa área. Al calibrar esa señal con temperaturas conocidas puede mostrarse en una pantalla digital.

INTRODUCCIÓN

Termometría. Medición de la temperatura

Las moléculas al ser alteradas producen la temperatura.

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ENERGÍA TÉRMICA = K + UK=Energía cinética.

U=Energía Potencial.

EQUILIBRIO TÉRMICO

15ºC10ºC

Transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro

hasta tener la misma temperatura.

TEMPERATURA

CIENCIA

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Termómetro. UTILIDAD

Indica la temperatura.Punto fijo inferior (punto de congelación)Punto fijo superior (punto de ebullición del

agua)Mercurio=se dilata al aumentar la

temperatura.Vidrio al vacio.CERO ABSOLUTO = temperatura mas baja.

-273ºC-460ºF

Gas licuado.

ESCALAS. ANDERS CELSIUS (1701-1744)Centígrada (100°) P.F.I. = 0°P.F.S. = 100°

Ejemplo: 20°C

GABRIEL D. FAHRENHEIT (1686-1736)0°F (Solución congelada del agua sal) P.F.I.96°F (Temperatura del cuerpo) P.F.S.180°:

0°C = 32°F100°C = 212°F

LORD KELVIN (1824-1907)-273°C = 0K (cero absoluto)Temperaturas específicas: TK = tc + 273

-40°C a KTK = -40°C + 273 =233K

WILLIAM J. MACQUORN RANKINE(1820 – 1872)

-460°F = 0R (cero absoluto)Temperaturas específicas: TR = tF + 460

-12°F a RTR = -12°F +460 = 448R

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VARIACIÓN DE TEMPERATURASE LO REPRESENTA: 22F°; 40C°; 27.78K; 23R

▲T = Tf - Ti▲T = 98°F – 76°F

T = 22F°▲Factores de CONVERSIÓN:

1) 5C° = 9F°2) 100C°=180F°3) 1K=1C°4) 1R=1F°

EJERCICIO:

Un termómetro varia su temperatura de 20°F a 70°F, Transforme su variación en C° y en K. ▲T = 70°F-20°F▲T = 50F°

CONVERSIÓN: F° a C°

1K=1C°27,78C°=27,78K

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TEMPERATURAS ESPECÍFICASSE LO REPRESENTA: 32°C; 72°F; 12K; 45R

FACTORES DE CONVERSIÓN:

De: °F a °C

De: °C a °F

EJERCICIO:

Un termómetro registra una temperatura de 330°C. ¿A cuanto equivale en °F?

Escogemos el factor de conversión y resolvemos:

TK = tc + 273

TR = tF + 460

De: °C a K

De: °F a R

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TEMPERATURA ABSOLUTA

LA TEMPERATURA puede aumentar hasta el infinito: P.E. 300°C a 300 millones °C.

Pero solo disminuirse hasta los -273°C ó , -470°F, O porque cualquier gas hasta ese momento ya se licua.

CERO ABSOLUTO

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DILATACIÓN LINEALCambio en el tamaño = variación de

longitud.

ECUACIÓN

DONDE:

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COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL

ECUACIÓN

Despeje:

Propiedad de cada material

UNIDADES

EJERCICIO:

DATOS:CÁLCULOS:

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TABLA DE COEFICIENTES DE DILATACIÓN LINEAL

SUSTANCIAx 10-5/C° x 10-5/F°

Aluminio 2,4 1,3Latón 1,8 1,0Concreto 0,7 – 1,2 0,4 – 0,7 Cobre 1,7 0,94 Vidrio Pyrex 0,3 0,17 Hierro 1,2 0,66 Plomo 3,0 1,7 Plata 2,0 1,1 Acero 1,2 0,66 Zinc 2,6 1,44

P.E.Aluminio:2.4 x 10-5/C°

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Longitud final = Lf

Entonces:

EJEMPLO:

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Electrónica: La dilatación abre o cierra conmutadores a ciertas temperaturas – TERMOSTATOS.

Ingeniería Civil: Considerar la dilatación de los metales al construir.

APLICACIONES EN LA VIDA REAL

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DILATACIÓNSUPERFICIAL:

DILATACIÓNVOLUMÉTRICA:

OTRAS DILATACIONES

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¿Preguntas?

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Referencias:

• Algunas imágenes se tomaron de los siguientes sitios: – Diapositivas de cisco.com – http://www.allina.com/mdex_sp/es1411160.jpg – http://construccion.arquitectura.uniandes.edu.co– http://www.kalipedia.com/

• Física de Paul E. Tippens – Séptima Edición.• Apuntes de Física by Jhon Farinango.