Clase+10+Fisica+ARQ+Temperatura (1)

Santiago Pérez OyarzúnFacultad de Física- PUC

FISICA GENERAL ARQUITECTURA

TEMPERTURA

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CLASE DE HOY

Ley Cero de la termodinámica Escalas de Temperatura Expansión térmica

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TEMPERATURA

Cantidad Escalar Tiene que ver con la energía interna de

un sistema compuesto de muchas partículas

La pregunta es ¿Cómo SE MIDE?

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AGUA FRÍA AGUA TIBIA AGUA CALIENTE

MANO IZQUIERDA MANO DERECHA

Experimento

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AGUA FRÍA AGUA TIBIA AGUA CALIENTE

MANO IZQUIERDA MANO DERECHA

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RESULTADO

MANO IZQUIERDA: “El AGUA ESTÁ CALIENTE”

MANO DERECHA: “EL AGUA ESTÁ FRÍA”

→ NUESTRO CUERPO NO ES UN BUEN INSTRUMENTO PARA MEDIR TEMPERATURA

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CONTACTO TÉRMICO: hay intercambio de energía entre dos sistemas debido a que tienen distinta temperatura

EQUILIBRIO TÉRMICO: dos sistemas en contacto térmico tienen CERO intercambio de energía

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LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

A en equilibrio térmico con C

CC

B en equilibrio térmico con C

A en equilibrio térmico con B

Existe el TERMÓMETRO

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TERMÓMETRO

Volumen de un líquido Dimensiones de un sólido Presión de un gas a volumen constante Volumen de un gas a presión constante Resistencia eléctrica de un conductor Color de un objeto

Se basa en una propiedad física que podemos medir

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Escala Celsius

AGUA CON HIELO → 0 ºC

AGUA HIRVIENDO → 100 ºC

Alcohol hasta 50 ºC

Mercurio hasta entre -39ºC y 85ºC

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Escala Fahrenheit

AGUA CON HIELO → 32 ºF

AGUA HIRVIENDO → 212 ºF

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Escala Absoluta de Temperatura (K)

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Gas Ideal Monoatómico

La energía interna viene solo de la traslación y depende solo de T

A volumen constante

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Algunas Temperaturas

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EXPANSIÓN TÉRMICA

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EXPANSIÓN TÉRMICA

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Modelo de sólido

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En una sola pieza, el agujero se agranda

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Expansión Térmica

Expansión Lineal

Expansión Volumen (sólidos y liquidos)

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Algunos Materiales

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Expansión Isotrópica

Área γ = 2α

Volumen β = 3α

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Caso Volumen

Volumen inicial de una caja de material

Si Nos quedamos con el término lineal

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Ejemplo

Cierto telescopio forma una imagen de parte de un cúmulo de estrellas en un chip detector de silicio cuadrado (charge-coupled detector CCD), de 2 cm por lado. Un campo de estrellas se enfoca en el chip CCD cuando se energizó primero y su temperatura es de 20 ºC. El campo de estrellas contiene 5342 estrellas uniformemente dispersas. Para hacer más sensible el detector, se enfría a -100 ºC ¿Cuántas estrellas caben en el chip? R: 5336.

Nota. Considere que el coeficiente de expansión superficial es 2α y para el silicio α=4.68x10-6 ºC-1.

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Ejemplo

Las secciones de concreto de cierta supercarretera están diseñadas para tener una longitud de 25 m. Las secciones son vaciadas y curadas a 10 ºC. Calcule la separación mínima que debe dejar el ingeniero entre las secciones para eliminar el pandeo si el concreto puede alcanzar una temperatura de 50 ºC. R: 1.2 cm