FÍSICA II GUÍA DE ESTUDIO (PRIMER PARCIAL) UNIDAD 1

FÍSICA II
GUÍA DE ESTUDIO (PRIMER PARCIAL)
UNIDAD 1. INTERACCIÓN MASA-ENERGÍA
TEMA 1. TEMPERATURA
Temperatura: Cantidad física que nos permite cuantificar qué tan caliente o frío se encuentra un objeto.
Es una propiedad de un cuerpo.
Termómetro: Instrumento que mide la temperatura.
Escalas de la temperatura: En el sistema internacional, la temperatura tiene dos escalas, Celsius y
Kelvin, sin embargo existe otra escala que se usa en los países de habla inglesa, Fahrenheit.
Celsius
Kelvin
(Temperatura
absoluta)
Fahrenheit
Grados
Celsius “ °C ”
o cen grados
kelvins
Grados
Fahrenheit “
°F “
𝑇𝐾 = 𝑇𝐶 + 273
𝑇𝐹 = 5 (𝑇𝐶 ) + 32
5
𝑇𝐶 = 9 (𝑇𝐹 − 32)
9
TEMA 2. CALOR
Calor: Se refiere a un proceso de transferencia de energía, por lo que se puede definir como energía en
tránsito.
Energía térmica o calorífica: Es la energía que se transfiere por medio de calor.
Temperatura alta  Contenido de energía térmica alto  Movimientos más rápidos
Unidades de medida del calor :
Unidad de
Medida
Símbolo
Joules "j"
joules
Caloría "c"
cal
Equivalencia: cal = 4.184 joules
Movimientos de partículas de acuerdo a la temperatura y energía térmica.
La energía entre los objetos fluye de la siguiente manera:
De mayor temperatura  a menor temperatura
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Equilibrio térmico: Ocurre cuando dos objetos de diferentes temperaturas después de estar en
contacto alcanzan la misma temperatura.
Capacidad Calorífica: Cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de
un gramo de material, es única para cada material y se denota con la letra “c”. Está relacionada con la
rapidez con la que se absorbe o se emite energía térmica.
De acuerdo a la definición, las unidades de “c” están dadas por:
𝑐𝑎𝑙
𝑔𝑟 °𝐶
Observación: Si en algún ejercicio, nos dan las unidades en Joules, Kg o ºF, tendríamos que hacer las
respectivas conversiones para obtener cal, gr y ºC.
TEMA 3. PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Existen 3 maneras para lograr la transferencia de energía a la que nos referimos anteriormente:
Conducción: Ocurre
entre sistemas en
contacto, fluye del
de mayor
temperatura al de
menor temperatura
Convección: Ocurre
solamente en fluidos
(líquido o gas),
requiere del
transporte de un
medio material
Radiación: La
transferencia es por
ondas
electromagné cas,
no hay ningún medio
material entre los
objetos
TEMA 4. DILATACIÓN
Dilatación térmica: Es el cambio que sufre un cuerpo físico en alguna de sus dimensiones luego de un
cambio en su temperatura.
Existen 3 formas de dilatación:
Lineal o
Longitudinal
Superficial
Volumétrica
Cables,
barras,
alambres, etc
Lamina, placa
de metal, etc
Líquidos,
gases, esfera
metálica, etc
∆𝑳 =∝ 𝑳∆𝑻
∆𝑺 = 𝝈𝑺∆𝑻
∆𝑽 = 𝜷𝑽∆𝑻
Material
∝ (ºC-1)
𝝈 (ºC-1)
Aluminio
Cobre
Cuarzo
Hielo
Latón
Oro
Plata
Zinc
2.4 x10-5
1.7 x10-5
0.04 x10-5
5.1 x10-5
1.8 x10-5
1.5 x10-5
2.0 x10-5
2.6 x10-5
4.8 x10-5
3.4 x10-5
0.08 x10-5
10.2 x10-5
3.6 x10-5
3.0 x10-5
4.0 x10-5
5.2 x10-5
𝜷 (ºC-1)
7.2 x10-5
5.1 x10-5
0.12 x10-5
15.3 x10-5
5.4 x10-5
4.5 x10-5
6.0 x10-5
7.8 x10-5
Donde:
∝, 𝜎, 𝛽 son los coeficientes de dilatación lineal, superficial y volumétrica, respectivamente.
L, S, V son la longitud, superficie y volumen originales.
∆𝐿, ∆𝑆, ∆𝑉, ∆𝑇 son los cambios de longitud, superficie, volumen y temperatura.
∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖
𝑇𝑓 = Temperatura final
𝑇𝑖 = Temperatura inicial
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TEMA 5. CAMBIOS DE FASE
Observaciones: Las flechas rojas indican que la materia en cuestión gana (absorbe) calor y las flechas
azules indican que emite (pierde) calor.
TEMA 6. ENERGÍA INTERNA
Energía interna: Se le denomina a la suma de todas las energías de todas las partículas de una
sustancia (cinética, rotacional, potencial gravitacional, potencial eléctrica, etc.).
La fórmula para cuantificar la cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de un objeto
será:
𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑇
Donde:
Q es la cantidad de calor de la sustancia
m es la masa de la sustancia
c capacidad calorífica de la sustancia
∆𝑇 cambio de temperatura de la sustancia:
∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 𝑇𝑓 = Temperatura final
𝑇𝑖 = Temperatura inicial
Colores oscuros  Absorben y emiten calor más rápido  Capacidad calorífica menor
Colores claros  Absorben y emiten calor más lento  Capacidad calorífica mayor
TEMA 7. LEYES DE LOS GASES IDEALES
1.
Ley de Boyle: Establece que a temperatura constante, la presión de una cantidad fija de gas es
inversamente proporcional al volumen que ocupa.
𝑃1 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2
2.
Ley de Charles: Establece que a presión constante, el volumen de una cantidad fija de gas es
directamente proporcional a su temperatura.
𝑉1 𝑉2
=
𝑇1 𝑇2
3.
Ley de Gay-Lussac: Establece que a volumen constante, la presión de una cantidad fija de gas es
directamente proporcional a su temperatura.
𝑃1 𝑃2
=
𝑇1 𝑇2
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Para las leyes de los gases, se utilizan las siguientes unidades:
Presión
* Atmósfera (atm)
Temperatura
Volumen
* Milímetro de
Mercurio (mmHg)
* Celsius (°C)
* Litro (L)
* Kelvin (kelvin)
* Mililitro (mL)
1 atm = 760 mmHg
𝑇𝐾 = 𝑇𝐶 + 273
1 L = 1000 mL
1 𝑚𝐿 = 1 𝑐𝑚3
Para los ejercicios, usaremos Milímetro de Mercurio (mmHg), Kelvin (kelvins), Litro (L), por lo que si nos
dan otras unidades, tendríamos que convertirlas.
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