TEMPERATURA

TEMPERATURA
OBJETIVOS
Comprender el concepto de TEMP
estableciendo el equilibrio térmico
entre dos o más sistemas.
Proponer una nueva escala empírica de
TEMP y relacionarla con otras escalas
conocidas, como la escala Celsius o
la escala Fahrenheit.
Problema

Proponer una
nueva escala
empírica (°E) y
relacionarla
con la escala
Celsius (°C).
Cuestionario previo
1. ¿Qué establece la ley cero de la
termodinámica?
Ley Cero de la Termodinámica
Sistema A
Sistema B
Sistema C
(a)
Sistema A
Sistema B
Sistema C
(b)
Dos sistemas que se encuentran en equilibrio térmico con un
tercer sistema están en equilibrio térmico entre sí
LCE/2003
2. Definir temperatura




Función de estado
Propiedad intensiva, característica
del sistema
Nos permite saber, al comparar 2
sistemas en contacto mediante una
pared diatérmica están en equilibrio
térmico
DIFERTE A CALOR (no se posee)
3. ¿Qué es un termómetro?
Es un instrumento de medición que
tiene una propiedad termométrica que
varia con la temperatura y es
comparable con un patrón
predeterminado
Diferentes tipos de termómetros
Propiedad
termométrica
Ejemplo
Intervalo de
medición (°C)*
Dilatación
longitud de la
columna de líquido
mercurio en vidrio
-39 a 300
Resistencia eléctrica
Termistor
(term. digital)
-60 a 399
Fuerza
electromotriz
termopar
-196 a 1093
Cambios ópticos
Pirómetro óptico
750 a 5000 (+)
El intervalo de medición reportado se refiere
específicamente a los ejemplos citados
LCE/2003
Escalas Termométricas
1887
Pr 1700s
Newton
1a escala
termométrica
1592
Galileo
Invención del
termoscopio
Prop
termométrica
P-V
1a
1742
Celsius
Escala 0-100
1714
Fahrenheit
1er
termómetro
líquido en
vidrio
CIPM
Define escala
temp. con 2
ptos.fijos
0-100 (1 atm)
1848
Kelvin
Escala
absoluta de
temp.
1931
Fowler
Ley Cero
1662----------------------1845
Termometría de gases
LCE/2003
212
100
373.15
100
100
273.15
0
Rankine
Fahrenheit
Celsius
Kelvin
Divisiones entre los puntos fijos
671.69
180
32
491.69
180
4. Definir escala de temperatura.
Escalas relativas
Escalas absolutas

5. De las escalas de temperatura
conocidas,
¿Cuáles son empíricas y cuáles
absolutas?
671.69
373.15
273.15
Cero Absoluto
100
491.69
0
0
Fahrenheit
Escalas Empíricas
Celsius
Kelvin
Rankine
Escalas Absolutas
0
-273.15
212
32
-460
Punto de ebullición
del agua
Punto de congelación
del agua
Cubrir con masking
tape la escala de uno
de los termómetros
permitiendo que se vea
la columna de mercurio
• Llenar el vaso Dewar con hielo y
un poco de agua
• Introducir en el hielo los dos
termómetros y esperar a que se
alcance el equilibrio térmico
• Registrar la temperatura que
marca el termómetro en °C y
marcar sobre el masking tape del
otro termómetro, la altura que
alcanza la columna de mercurio
• A esta temperatura se le considera
el punto fijo inferior de la escala
estudiante (°E)
• Calentar
agua
hasta
su
temperatura
de
ebullición.
Mantener el agua hirviendo
• Introducir los dos termómetros en
el vaso y esperar a que se alcance
el equilibrio térmico
• Registrar la temperatura en ambos
termómetros (como se hizo en el
punto anterior)
• A esta temperatura se le considera
el punto fijo superior de la escala
estudiante (°E)
• Prepara 8 mezclas de agua
fría-agua caliente en el frasco
Dewar
• Determina
la
temperatura
(equilibrio térmico) en los dos
termómetros (°C y °E) para cada
mezcla
• Escribe los datos en la tabla 2
Manejo de datos
Completa la información experimental
solicitada en las siguientes tablas 1 y 2
PUNTOS FIJOS
Termómetro de Hg (°C)
Termómetro de Hg (°E)
PROPUESTA DEL VALOR
Punto de fusión del
hielo
Punto de ebullición
del agua
Evento
HIELO
M-1 90 ml-10 ml
fría – caliente
M-2 80-20
M-3
70- 30
M-4
60- 40
M-5
50- 50
M-6
40- 60
M-7
20- 80
M-8
10- 90
AGUA EBULLICIÓN
Temperatura
experimental
(°C) « eje x»
Temperatura
en experimental en (°E)
«eje y» calculada
Y
5
Celsius
Estudiante
Y (punto fijo superior)
Yc
4
3
t °E -X t °C -XC
=
Y-X YC -XC
Y-X
2
1
X (punto fijo inferior)
X
Xc
Yc - Xc
Manejo de datos
1. Con la igualdad calcula °E
2. Realiza una grafica en excel de
°C vs °E
3. Obtén la ecuación de la recta
y = mx + b y R2
4. Transcríbela con las variables
correspondientes
°E = m°C + b
5. Llena la tabla 3 con la
ecuación obtenida
t °E -X t °C -XC
=
Y-X YC -XC
Con los datos experimentales de la tabla anterior
graficar y obtener la ecuación de la recta y
completar la siguiente tabla:
T(°E) calculada con
ECUACIÓN
ALGEBRAICA
E = m Cexp + B
T(°C) calculada con
la ECUACIÓN DE LA
RECTA
C = m Eexp + B
En el reporte incluye la parte de

BIBLIOGRAFÍA

CONCLUSIONES

Reflexionar y responder

Aplicación del lenguaje termodinámico
Una vez llenada la tabla 2
realiza la grafica de °C vs °E
False
160
Experimentales
°C
°E
hielo
1
2
3
4
5
6
7
8
ebullición
0
23
19
5
9
29
37
42
46
93
Calculados
°C
°E
-30
0.0
-27.04
13
23.0
16.41
7
19.0
8.85
-5
5.0
-17.59
-15
9.0
-10.04
28
29.0
27.74
42
37.0
42.86
52
42.0
52.30
60
46.0
59.86
150
93.0
148.65
y = mx +b
160
140
y = 1.8891x - 27.04
R² = 0.9911
y = 1.8891x - 27.04
R² = 0.9911
140
120
120
100
100
80
80
60
60
40
40
20
20
0
0
0
0
-20
°E = 1.8891°C-27.04
-40
-20
-40
20
20
40
40
60
60
80
80
100
100
Sistema 1
Sistema 2
X1, y1,…
X2, y2,…
Sistema 1
Sistema 2
X1, y1,…
X2, y2,…
pared diatérmica
pared adiabática
T1
T1
T2
T2
°C
°F
100°C
100
0°C
212°F
tC
tC
100
tF
tF
180
180
tC 0
100
t F 32
180
32°F
LCE/2003
°F vs. °C
400
350
°F
300
250
y = 1.8x + 32
200
°F = 1.8°C + 32
150
100
50
0
0
50
100
°C
150
200
K
K vs. °C
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
-300
-200
-100
y = x + 273
K = °C + 273
0
°C
100
200
R
R vs. K
800
700
600
500
400
300
200
100
0
y = 1.8x
R = 1.8K
0
100
200
300
K
400
500
ANALOGÍAS SOBRE CALOR
• La lluvia es agua en tránsito de las nubes a la tierra. Es agua, sí, pero
agua que cae. Cuando está en las nubes no se le llama lluvia, cuando
está en la tierra, tampoco. Sólo es lluvia cuando está cayendo.
Lo mismo ocurre con el calor: cuando está dentro de un sistema es
energía interna, cuando está en el otro sistema también es energía
interna, sólo le llamamos calor en el tránsito de un sistema a otro
(Hierrezuelo y Moreno, 1988)
• El calor es como el viento: en el momento en que se encuentra en
reposo, recibe el nombre de aire, pero en cuanto comienza a moverse,
se le denomina viento.
De igual manera, la energía que se encuentra dentro de un cuerpo se
denomina energía interna y en el momento en que se mueve de un
cuerpo a otro, se conoce como calor.