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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?
Sistema A
Sistema B
Sistema C
Sistema A
Sistema B
Sistema C
(a) (b)
Dos sistemas que se encuentran en equilibrio térmico con un
tercer sistema están en equilibrio térmico entre sí
Ley Cero de la Termodinámica
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
1592 Galileo
Invención del termoscopio
Prop termométrica
P-V
Pr 1700s Newton
1a escala termométrica
1714 Fahrenheit
1er termómetro líquido en
vidrio
1742 Celsius
Escala 0-100
1848 Kelvin Escala
absoluta de temp.
1887 1a CIPM
Define escala temp. con 2
ptos.fijos 0-100 (1 atm)
1931 Fowler
Ley Cero
1662----------------------1845
Termometría de gases
LCE/2003
Fa
hre
nh
eit
Ran
kin
e
Kelv
in
671.69
273.15 491.69 0 32
212
Cel
siu
s
100 373.15
100 100 180 180
Divisiones entre los puntos fijos
4. Definir escala de temperatura. Escalas relativas
Escalas absolutas
5. De las escalas de temperatura conocidas,
¿Cuáles son empíricas y cuáles absolutas?
Escalas Absolutas
Fa
hre
nh
eit
Escalas Empíricas
Cel
siu
s
Ran
kin
e
Kelv
in
Punto de ebullición
del agua
Punto de congelación
del agua
Cero Absoluto
212 100 671.69 373.15
273.15 491.69 0 32
0 0 -273.15 -460
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
Evento Temperatura experimental en (°C) « eje x»
Temperatura experimental en (°E)
«eje y» calculada
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
PUNTOS FIJOS Termómetro de Hg (°C) Termómetro de Hg (°E) PROPUESTA DEL VALOR
Punto de fusión del hielo
Punto de ebullición del agua
X (punto fijo inferior)
Y (punto fijo superior)
5
4
3
2
1
°C C
C C
°Et -Xt
YY-X
X=
-X
-
Est
ud
ian
te
X Xc
Cel
siu
s
Yc Y
Y - X Yc - Xc
Manejo de datos
°C C
C C
°Et -Xt
YY-X
X=
-X
-
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
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
y = 1.8891x - 27.04 R² = 0.9911
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100
False
Experimentales Calculados
°C °E °C °E
hielo 0 -30 0.0 -27.04
1 23 13 23.0 16.41
2 19 7 19.0 8.85
3 5 -5 5.0 -17.59
4 9 -15 9.0 -10.04
5 29 28 29.0 27.74
6 37 42 37.0 42.86
7 42 52 42.0 52.30
8 46 60 46.0 59.86
ebullición 93 150 93.0 148.65
y = mx +b
°E = 1.8891°C-27.04
y = 1.8891x - 27.04 R² = 0.9911
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100
Sistema 1
X1, y1,…
Sistema 2
X2, y2,…
Sistema 1
X1, y1,…
Sistema 2
X2, y2,…
pared adiabática pared diatérmica
T1 T2
T1 T2
tF tC
32°F
212°F
180
100°C
0°C
100
°F °C
180
t
100
t FC
180
32t
100
0t FC
LCE/2003
°F vs. °C
y = 1.8x + 32
°F = 1.8°C + 32
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
°C
°F
K vs. °C
y = x + 273
K = °C + 273
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
-300 -200 -100 0 100 200
°C
K
R vs. K
y = 1.8x
R = 1.8K
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 100 200 300 400 500
K
R
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.