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    Diferencia Entre Calor y Temperatura

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    Sarah Brito
    1) La temperatura y el calor están relacionados pero no son lo mismo; la temperatura se mide con un termómetro y representa el potencial térmico de un cuerpo, mientras que el calor es la energía térmica que puede ceder un cuerpo caliente a uno más frío. 2) Existen diferentes escalas termométricas como Celsius, Kelvin y Fahrenheit, y se pueden convertir las temperaturas de una escala a otra usando fórmulas algebraicas. 3) Los cuerpos se dilatan al aumentar su temperatura y se contraen al dismin

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    Diferencia Entre Calor y Temperatura

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    1) La temperatura y el calor están relacionados pero no son lo mismo; la temperatura se mide con un termómetro y representa el potencial térmico de un cuerpo, mientras que el calor es la energía térmica que puede ceder un cuerpo caliente a uno más frío. 2) Existen diferentes escalas termométricas como Celsius, Kelvin y Fahrenheit, y se pueden convertir las temperaturas de una escala a otra usando fórmulas algebraicas. 3) Los cuerpos se dilatan al aumentar su temperatura y se contraen al dismin

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    DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

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    1) La temperatura y el calor están relacionados pero no son lo mismo; la temperatura se mide con un termómetro y representa el potencial térmico de un cuerpo, mientras que el calor es la energía térmica que puede ceder un cuerpo caliente a uno más frío. 2) Existen diferentes escalas termométricas como Celsius, Kelvin y Fahrenheit, y se pueden convertir las temperaturas de una escala a otra usando fórmulas algebraicas. 3) Los cuerpos se dilatan al aumentar su temperatura y se contraen al dismin

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    Diferencia Entre Calor y Temperatura

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    1) La temperatura y el calor están relacionados pero no son lo mismo; la temperatura se mide con un termómetro y representa el potencial térmico de un cuerpo, mientras que el calor es la energía térmica que puede ceder un cuerpo caliente a uno más frío. 2) Existen diferentes escalas termométricas como Celsius, Kelvin y Fahrenheit, y se pueden convertir las temperaturas de una escala a otra usando fórmulas algebraicas. 3) Los cuerpos se dilatan al aumentar su temperatura y se contraen al dismin

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    de 10

    CALOR Y TEMPERATURA

    DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

    La temperatura y el calor están muy ligados, pero no son lo mismo. Si


    colocamos un cuerpo caliente junto a uno frío notaremos que al
    transcurrir el tiempo el primero se enfría y el segundo se calienta.
    Cuando un cuerpo se encuentra demasiado caliente su
    temperatura o potencial térmico es alto, esto le permite ceder
    calor o energía térmica a otro cuerpo de menor temperatura que
    se encuentre cercano a él, de esta manera ambos poseerán igual
    potencial térmico. Lo mismo sucede cuando se conectan dos
    tanques con agua, uno lleno y otro semivacío, el lleno le pasará
    agua al otro hasta que igualen su contenido.

    MEDIDA DE LATEMPERATURA
    Para medir la temperatura se utiliza el termómetro. Existen diferentes
    termómetros, el más común es el de mercurio; dicho instrumento consiste
    en un tubo capilar que lleva en la parte inferior un bulbo con mercurio, el
    cual al calentarse se dilata y sube por el tubo capilar, al enfriarse se
    contrae y desciende.
    Su escala de temperatura puede ser de357 °C a - 39°C. Cuando se
    requiere medir temperaturas menores de -39° C se utiliza el termómetro
    de alcohol que registra temperaturas hasta de -130°C .

    DIFERENTES ESCALAS TERMOMETRICAS: CELSIUS KELVIN Y


    FAHRENHEIT

    El alemán Gabriel Fahrenheit (1686-1736) soplador de vidrio y


    fabricante de instrumentos, construyó en 1714 el primer termómetro.
    Para ello, lo colocó a la temperatura más baja que pudo obtener,
    mediante una mezcla de hielo y cloruro de amonio, marcó el nivel que
    alcanzaba el mercurio; después, al registrarla temperatura del cuerpo
    humano volvió a marcar el termómetro y entre ambas señales hizo 96
    divisiones iguales. Más tarde, observó que al colocar su termómetro en
    una mezcla de hielo en fusión de agua registraba una lectura de 32° F y al
    colocarlo en agua hirviendo leía 212°F.
    En 1742 el biólogo sueco Andrés Celsius (1701-1744) basó su escala en el
    punto de fusión del hielo y en el punto de ebullición del agua (100° C)

    1
    a la presión de una atmósfera, O sea, 760 mm. De Hg, es decir, dividió su
    escala en 100 partes iguales cada una de 1°C.
    Años después el inglés William Kelvin (1824-1907) propuso una nueva
    escala de temperatura, en la cual el cero corresponde a lo que tal
    vez sea la menor temperatura posible llamada cero absoluto, en
    esta temperatura la energía cinética de las moléculas es cero. El
    tamaño de un grado de la escala
    Kelvin es igual al de un grado Celsius y el valor de cero grados en
    la escala de Celsius equivale a 273° K, Cuando la temperatura se
    da en grados Kelvin se dice que es absoluta y ésta es la escala
    aceptada por el Sistema Internacional de Unidades (SI)
    Existe un límite mínimo de temperatura: 0 K = -273°C = -460°F,
    pero no hay límite máximo de ella, pues en forma experimental se
    obtienen en los laboratorios temperaturas de miles de grados,
    mientras que en una explosión atómica se alcanzan temperaturas
    de millones de grados. Se supone que la temperatura en el Sol
    alcanza los mil millones de grados.

    CONVERSIÓN DE TEMPERATURAS DE UNA ESCALA A OTRA


    Aunque la escala Kelvin es la usada por el SI para medir
    temperaturas, aún se emplea la escala Celsius o centígrada y la
    escala Fahrenheit, por tanto, es conveniente manejar sus
    equivalencias de acuerdo con las siguientes expresiones:

    1. Para convertir de grados Celsius a grados Kelvin:

    °K = °C + 273

    2. Para convertir de grados Kelvin a grados Celsius:

    °C = °K -273

    3. Para convertir de grados Celsius a grados Fahrenheit:

    °F = 1.8°C + 32

    4. Para convertir de grados Fahrenheit a grados


    Celsius:
    °C = (°F – 32)/1.8

    2
    RESOLUCION DE PROBLEMAS DE CONVERSION DE
    TEMPERATURAS DE UNA ESCALA A OTRA

    1. Convertir 100°C a °K.


    Solución:
    °K :=: l00 °C + 273 = 373°K

    2. Convertir 273 K a °C
    solucion
    °C = 273° K - 273 = 0°C

    3. Convertir 0°C a °F.


    Solución:
    °F = 1.8 x 0°C + 32 = 32°F

    4. Convertir 212°F a °C.


    Solución:
    °C = ( 212°F – 32)/1.8= 100°C

    EJERCICIOS PROPUESTOS
    Convertir: Respuesta:
    1. 50°C a °K 323 K
    2. 120°C a °K 393°K

    3. 380 K a °C 107°C

    4. 210 K a °C -63°C
    5. 60 °C a °F 140°F

    6. 98 °C a °F 208.4°F

    7. 50 °F a °C 10°C

    8. 130 °F a °C 54.4°C

    DILATACION DE LOS CUERPOS


    Los cambios de temperatura afectan el tamaño de los cuerpos,
    pues la mayoría de ellos se dilatan al calentarse y se contraen si

    3
    se enfrían. Los gases se dilatan mucho más que los líquidos y
    éstos más que los sólidos.
    En los gases y líquidos las partículas chocan unas con otras en
    forma continua; pero si se calientan, chocarán violentamente
    rebotando a mayores distancias y provocarán la dilatación.
    En los sólidos las partículas vibran alrededor de posiciones fijas
    sin embargo, al calentarse aumentan su movimiento y se alejan de
    sus centros de vibración dando como resultado la dilatación. Por
    el contrario, al bajar la temperatura las partículas vibran menos y
    el sólido se contrae.

    Una barra de cualquier metal al ser calentada sufre un aumento


    en sus tres dimensiones: largo, ancho y alto, por lo que su
    dilatación es cúbica. Sin embargo, en los cuerpos sólidos, como
    alambres, varillas o barras, lo más importante es el aumento de
    longitud que experimentan al elevarse la temperatura, es: decir,
    su dilatación lineal.

    COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL

    SUSTANCIA α (1/ °c)


    Hierro 11.7 x 10-6
    Aluminio 22.4 x10-6
    Cobre 16.7 x 10-6
    Plata 18.3 x 10-6
    Plomo 27.3 x 10-6
    Níquel 12.5 x10-6
    Acero 11.5 x 10-6
    Zinc 35.4 x 10-6
    Vidrio 7.3 x 10-6

    Para calcular el coeficiente de dilatación lineal se emplea la


    siguiente ecuación:

    α=( Lf – Lo)/Lo (Tf- To)

    Dónde: α= coeficiente de dilatación lineal en 1/°C o en °C -1 .

    4
    Lf = longitud final medida en metros (m)

    Lo = longitud inicial expresada en metros (m)


    Ti = temperatura final medida en grados Celsius (°C)

    To = temperatura inicial expresada en grados Celsius (°C)

    Si conocemos el coeficiente de dilatación lineal de una sustancia


    y queremos calcular la longitud final que tendrá un cuerpo al
    variar su temperatura, despejamos la longitud final de la ecuación
    anterior:

    Lf= Lo [1 + α (Tf – To)]

    RESOLUCION DE PROBLEMAS DE DILATACION LINEAL

    1. A una temperatura de 15°C una varilla de hierro tiene una


    longitud de 5 m. ¿Cuál será su longitud al aumentar la
    temperatura a 25°C?

    Datos Fórmula
    Sustitución y resultado

    αFe = 11.7 x1O-8°C-1 Lf = Lo [1 + α (Tf – To)]

    Lo=5m
    To = 15°C
    Tf = 25°C
    Lf = ?

    2. ¿Cuál es la longitud de un cable de cobre .al disminuirla


    temperatura a 14°C, si con una temperatura de 42°C mide 416 m?
    Da tos Fórmula
    Lf =? Lf = Lo [1 + α (Tf - To)]

    Tf = 14°C
    To = 42°C
    Lo = 416 m

    5
    αCu = 16.7 x1O-6 °C-1
    Lf = Lo [1 + α (Tf - To)]

    EJERCICIOS PROPUESTOS
    1. Un puente de acero de 100 m de largo a 8°C,
    Aumenta su temperatura a 24°C. ¿Cuánto medirá su longitud? ,
    Respuesta:

    Lf = 100.0184 m

    2. ¿Cuál es la longitud de un riel de hierro de 50 m


    a 40°C, si desciende la temperatura a 6°C?
    ¿Cuánto se contrajo?

    Respuestas:
    Lf = 49.980011m
    Se contrajo 0.01998 m.

    Consideraciones prácticas sobre la dilatación Como la temperatura


    ambiente cambia en forma continua durante el día, cuando se
    construyen vías de ferrocarril, puentes de acero, estructuras de
    concreto armado, y en general cualquier estructura rígida, se
    deben dejar huecos o espacios libres que permitan a los
    materiales dilatarse libremente para evitar rupturas o
    deformaciones que pongan en peligro la estabilidad de lo
    construido. Por ello, se instalan en lugares convenientes las
    llamadas juntas de dilatación, articulaciones móviles que
    absorben las variaciones de longitud. En los puentes se usan
    rodillos en los cuales se apoya su estructura para que al dilatarse
    no se produzcan daños por rompimientos estructurales resultado
    de los cambios de temperatura y de la dilatación no controlada.
    También en la fabricación de piezas para maquinaria, sobre todo
    en los móviles, se debe considerar la dilatación con el objeto de
    evitar desgastes prematuros o rompimientos de partes.

    Dilatación de área y coeficiente de dilatación de área

    6
    Dilatación de área.
    Cuando un área o superficie se dilata, lo hace incrementando sus
    dimensiones en la misma proporción, por ejemplo una lámina
    aumenta su largo y ancho lo que significa un incremento de área.
    La dilatación de área se diferencia del dilatación lineal porque
    implica un incremento de área.

    Coeficiente de dilatación de área


    Es el incremento de área que experimenta un cuerpo de
    determinada sustancia, de área igual a la unidad, al elevarse la
    temperatura un grado centígrado. Este coeficiente se representa
    por la letra griega gama (γ ¿ el coeficiente de dilatación de área se
    usa para los sólidos, si se conoce el coeficiente de dilatación
    lineal de un sólido, su coeficiente de dilatación de área será dos
    veces mayor

    γ = 2α
    Por ejemplo el coeficiente de dilatación del acero es 34.5 x 10 -6
    °C-1por lo tanto su coeficiente de dilatación de área es
    γ =2 α =¿ 2x34.5 x 10 -6 °C-1=69 x 10 -6 °C-1
    Al conocer el coeficiente de dilatación de área de un cuerpo
    solido se puede calcular el área final que tendrá al variar su
    temperatura con la siguiente expresión

    Af =Ao[1+γ (Tf – T0)]

    Af= área final determinada en m2


    Ao= área inicial expresada en m2
    γ = coeficiente de dilatación de area de terminada en °C -1
    Tf= temperatura final en °C
    To= temperatura inicial en °C

    SUSTANCIA γ (1/ °c)


    Hierro 23.4 x 10-6
    Aluminio 44.8 x10-6
    Cobre 33.4 x 10-6
    Plata 36.6 x 10-6
    Plomo 54.6 x 10-6
    Niquel 25 x10-6
    Acero 23.0x 10-6
    7
    zinc 70.8 x 10-6
    vidrio 14.6x10-6

    Se dan algunos valores de coeficiente de dilatación de área para


    diferentes solidos

    Ejemplos

    1. A una temperatura de 17°C una ventana de vidrio tiene un


    área de 1.6 m2 ¿Cuál será su área final al aumentar su
    temperatura a 32°C?

    Datos formula sustitución

    2. A una temperatura de 23°C una puerta de aluminio mide 2m


    de largo y 0.9 m de ancho. ¿cuál será su área final al
    disminuir su temperatura a 12 °c

    Datos formula sustitución

    3. A un temperatura de33.5 °C un porton de hierro tiene un


    área de 10 m2. cuál será su área final al disminuir su
    temperatura a 9 °C.
    8
    4. Una lámina de acero tiene un área de 2 m 2 a una temperatura
    de 8 °C. ¿cuál será su área final al elevarse su temperatura a
    38 °C

    Dilatación cúbica y coeficiente de dilatación cúbica

    Dilatación cúbica Implica el aumento en las dimensiones de un


    cuerpo: largo, ancho y alto, lo que significa un incremento de
    volumen. La dilatación cúbica se diferencia de la dilatación lineal
    porque además implica un incremento de volumen.
    Coeficiente de dilatación cúbica Es el incremento de volumen que
    experimenta un cuerpo de determinada sustancia, de volumen
    iguala la unidad, al elevar su temperatura un grado Celsius. Este
    coeficiente se representa con la letra griega beta (β), Por lo
    general, el coeficiente de dilatación cúbica se emplea para los
    líquidos. Sin embargo, si se conoce el coeficiente de dilatación
    lineal de un sólido, su coeficiente de dilatación cúbica
    Será tres veces mayor.

    Por ejemplo: el coeficiente de dilatación lineal del hierro es 11.7 x


    10-60 C-1, por tanto, su coeficiente de dilatación cúbica es:
    β= 3α = 3 x 11.7 x 10-6 °C-1= 35.1 X 1º-6 °C-1

    En el cuadro se dan algunos valores de coeficientes de dilatación


    cúbica para diferentes sustancias.

    Sustancia β (°C-1)

    Hierro 35.1 x 10-6


    Aluminio 67.2 x 10-6
    Cobre 50.1 x 10-6
    Acero 34.5 x 10-6
    Vidrio 21.9 x 10-6
    Mercurio 182 x 10-6
    9
    Glicerina 485 x 10-6
    Alcohol etílico 746 x 10-6
    Petróleo 895 x 10-6
    Gases a °C 1/273

    Al conocer el coeficiente de dilatación cúbica de una sustancia se


    puede calcular el volumen que tendrá al variar su temperatura con
    la siguiente expresión:

    Vf = Vo [1 + β(Tf- To)]

    Dónde: Vf = volumen final determinado en metros


    Cúbicos (m3)
    Vo = volumen inicial expresado en metros
    Cúbicos (m3)
    β = coeficiente de dilatación cúbica determinado en 1/ °C o °C-1
    Tf = temperatura final medida en grados Celsius (°C)

    NOTA
    1. En el caso de solidos huecos la dilatación cubica se calcula
    considerando al sólido como si estuviera lleno del mismo material, es
    decir, como si estuviera macizo
    2. Para la dilatación cúbica de los líquidos debemos tomar en
    cuenta que cuando se ponen a calentar, también se calienta el
    recipiente que los contiene, el cual al dilatarse aumenta su
    capacidad. Por ello, el aumento real del volumen del líquido, será
    igual al incremento de volumen del recipiente más el aumento
    aparente del
    Volumen del líquido en el recipiente, graduado

    10

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