Temperatura y ley cero de la termodin mica
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 34

Temperatura y ley cero de la termodinámica PowerPoint PPT Presentation


  • 69 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Temperatura y ley cero de la termodinámica. Contenido. Equilibrio térmico Ley cero de la termodinámica Termómetros Termómetro de volumen constante Definición de temperatura Gases ideales Otras escalas de temperatura Expansión térmica de sólidos y líquidos

Download Presentation

Temperatura y ley cero de la termodinámica

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Temperatura y ley cero de la termodin mica

Temperatura y ley cero de la termodinámica


Contenido

Contenido

  • Equilibrio térmico

  • Ley cero de la termodinámica

  • Termómetros

  • Termómetro de volumen constante

  • Definición de temperatura

  • Gases ideales

  • Otras escalas de temperatura

  • Expansión térmica de sólidos y líquidos

  • Coeficiente Promedio De Expansión Lineal

  • El Coeficiente Promedio De Expansión Volumétrica

  • Variables termodinámicas y la ecuación de estado

  • Ecuación de estado

  • La ecuación de Van der Waals


Equilibrio t rmico

Equilibrio térmico

El equilibrio térmico es una situación en la que dos objetos en contacto térmico uno con otro dejan de tener cualquier intercambio de calor.

A

B


Ley cero de la termodin mica

Ley cero de la termodinámica

Si los objetos A y B por separado están en equilibrio térmico con un tercer objeto, C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí si se ponen en contacto térmico.

A

B

C


Term metros

Termómetros

Un termómetro es un dispositivo que mide la temperatura de un sistema térmico, en forma cuantitativa

TermómetroPropiedad física que se mideComentarios

Gas idealPresión y volumen del gas

Bulbo de HgExpansión y contracción del fluidoBueno, cuando el fluido no cambia de fase

Banda bimetálicaDiferencia de expansión en dosSe usa con

sólidostermostatos

ResistenciaResistencia eléctrica

TermoparVoltaje entre dos metalesEs el termómetro más usado en la industria

ParamagnéticoPropiedades magnéticas de la Útil a temperaturas ultra

materia finas.

Pirómetro ópticoColor de la luz emitidaÚtil a altas temperaturas.


Term metro de volumen constante

Termómetro de volumen constante

Un recipiente de gas, cuya presión y volumen se pueden medir. Un pistón de ajuste hermético se puede mover para hacer variar el volumen del gas, y los contrapesos sobre el pistón se pueden cambiar para hacer variar la presión.


Definici n de temperatura

Definición de temperatura

El producto de la presión por el volumen, dividido entre la masa de gas en el recipiente, aumenta o disminuye, según si el recipiente térmico en contacto con el primer recipiente está más caliente o más frío, respectivamente.

Usaremos esta propiedad para definir la temperatura como una constante de proporcionalidad multiplicada por el producto de presión y volumen, dividido entre la masa.


Gases ideales

Gases ideales

Los gases diluidos, o de baja densidad, a los cuales llamamos gases ideales, nos permiten así definir una definición universal de temperatura.

P

–273.15

–200

–100

0

100

200

T(°C)


Otras escalas de temperatura

Otras escalas de temperatura

La fórmula de conversión entre la escala Celsius y la Kelvin:

tc = tK – 273.15

La fórmula de conversión entre Kelvin y Fahrenheit:

100°C

373.15K

212°F

50°C

323.15K

122°F

0°C

273.15K

32°F


Tarea

Tarea

¿Es posible que dos objetos estén en equilibrio térmico si no están en contacto mutuo? Explique.

¿A que temperatura la escala celsius la Farenheit coinciden?


Expansi n t rmica de s lidos y l quidos

Expansión térmica de sólidos y líquidos

Un modelo mecánico de un sólido cristalino.

Al calentarse el aumento de la vibración incrementa la distancia promedio entre los átomos.


Coeficiente promedio de expansi n lineal

Coeficiente Promedio De Expansión Lineal

La longitud aumenta en una cantidad DL por el cambio en la temperatura DT

DL = aL0 DT

o

L – L0 = aL0 ( T – T0)

a se denomina coeficiente promedio de expansión lineal

L0

L = L0 + DL

T0

T = T0 + DT

DL


Temperatura y ley cero de la termodin mica

Coeficiente de expansión de algunos materiales cerca de la temperatura ambiente

MaterialCoef. de expan.MaterialCoef. de expan.

lineal a(K–1) lineal b(K–1)

Aluminio24x10-6Alcohol etílico1.12x10-3

Latón y bronce19x10-6Benceno1.24x10-4

Cobre17x10-6Acetona1.5x10-4

Vidrio ordinario9x10-6Glicerina4.85x10-4

Vidrio (Pyrex)3.2x10-6Mercurio1.82x10-4

Plomo29x10-6Trementina9.0x10-4

Acero11x10-6Gasolina9.6x10-4

Invar. (Ni-Fe)0.9x10-6Aire a 0ºC3.67x10-3

Concreto12x10-6Hielo a 0ºC3.665x10-3

Agua2.07x10-4


Ejemplo

Ejemplo

Un puente de acero de 600 m de longitud. ¿Cuánto margen se debe incluir para tomar la expansión térmica entre -40°C y 40°C?


El coeficiente promedio de expansi n volum trica

El Coeficiente Promedio De Expansión Volumétrica

Para un sólido, el coeficiente de expansión volumétrica es aproximadamente tres veces el coeficiente de expansión lineal, o b = 3a

DV = bV0 DT = 3aV0 DT

V = V0 + DV

V0

T0

T = T0 + DT


Ejemplo1

Ejemplo

Una pieza esférica hueca se expande igual como si fuera una pieza de material sólido.

Un vaso de aluminio con una capacidad de 1000 cm3 a 0°C, ¿Cuánto se expandirá su capacidad a 100°C?


Discusi n

Discusión

El agua es una sustancia que se hace menos densa al congelarse, la densidad máxima del agua se da a los 4°C. Con base en este hecho discuta lo siguiente:

Meter un refresco cerrado en el congelador.

La vida en el planeta.

Tuberías de agua en el invierno.


Tarea1

Tarea

Una torre de acero tiene de 200 m de alto. ¿Cuánto aumenta su altura para una variación de la temperatura de 0°C y 40°C?

El coeficiente del acero es 11x10-6


Ecuaci n de estado de un gas

Ecuación de estado de un gas

Las propiedades de un gas se describen mediante las variables V (volumen), T (Temperatura) y P (presión).

La ecuación que describe que interrelaciona estas cantidades se llama ecuación de estado.


Definici n de mol

Definición de mol

Un mol de un gas se define como la cantidad de gas cuya masa, en gramos, es igual al peso atómico, o molecular, del gas.

Una mol siempre contiene el número de Avogadro de partículas, NA 6.022 x 1023.

Ejemplo:

El Oxígeno tiene una masa atómica de 16.00, se presenta como una molécula con dos átomos, por tanto su masa molecular es 32.00.

32 g de oxígeno es un mol de oxígeno y contiene NA moléculas.


Masa y moles

Masa y moles

El número de moles de una masa de gas m, se puede calcular por

n = m/M

Donde M es la masa molar de la sustancia (g/mol)

Ejemplo:

400 g de oxígeno contienen:

n = 400/32 = 12.5 moles

El número total de moléculas en un recipiente, N, se puede expresar en término del número de moles, n, en la siguiente forma:

N = nNA

Ejemplo:

12.5 moles de oxígeno contienen:

N =nNA = 12.5 x 6.022 x 1023. = 7.5275 x 1024 moléculas


Variables termodin micas

Variables termodinámicas

Las variables

P – presión

T – temperatura

V – volumen

n – número de moles

que se usan para describir sistemas térmicos, se llaman variables termodinámicas.


Ley de boyle

Ley de Boyle

La ley de Boyle establece que para T constante la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen.

p

p

p1, V1

p2, V2

p2 > p1, V2 < V1


Ejemplo2

Ejemplo

En el cilindro de un automóvil la mezcla de aire y combustible se comprime de 0.23 L a 0.05 L, si la presión inicial es la presión atmosférica ¿cuál es la presión final?


Ley de charles

Ley de Charles

La ley de Charles y Gay-Lussac establece que cuando la presión es constante el volumen es proporcional a la temperatura

V = constante T

V1

T1

V2 > V1

T2 > T1


Ley del gas ideal

Ley del gas ideal

Podemos combinar la leyde Charles y Gay-Lussac con la ley de Boyle, y obtenemos la ley del gas ideal:

pV = nRT

pV = NRT/NA = NkBT

Constante de Boltzman

Constante de los gases

R 8.314 N m/mol K = 8.314 J/mol KkB = 1.38 x 10–25 J/K


Ejemplo3

ejemplo

Un gas ideal de 100 cm3 a 20°C y 100 Pa. Determine el número de moles de moles de gas en el recipiente y el número de moléculas.

El volumen en m3 es:

V = (100cm3)(1x10–6m3/cm3) = 1x10–4m3

El número de moles es:

n = PV/RT = (100)(0.0001)/((8.315)(293))

= 4x10–6 mol

N = nNA = 2.4 x 1018 moléculas


Ejemplo4

ejemplo

Un tanque de buzo de 10 L (0.35 pies3) a 22°C se llena con 66 pies3 de aire a 3000 lb/pulg2, ¿cuál es su temperatura cuando se llena completamente?

P1 = 1 atm = 14.7 lb/pulg2, V1 = 0.35 pies3, T1 = 22°C = 295K, P2 = 3000 lb/pulg2, V2 = V1. Sustituyendo

T2 = 319K = 45.9 °C = 115 °F


Tarea2

Tarea

Un tanque que tiene un volumen de 0.100 m3 contiene gas helio a 150 atm. ¿Cuántos globos puede inflar el tanque si cada globo lleno es una esfera de 0.300 m de diámetro a una presión de absoluta de 1.20 atm?


Ejemplo5

ejemplo

La llanta de un automóvil se infla usando aire originalmente a 10°C y presión atmosférica normal. Durante el proceso el aire se comprime hasta 28% de su volumen original y su temperatura aumenta a 40°C. a) ¿cuál es la presión de la llanta? B) Después de que carro se maneja a alta rapidez, la temperatura del aire dentro de la llanta se eleva a 85°C y su volumen interior aumenta 2%. ¿Cuál es la nueva presión (absoluta) de la llanta en pascales?


Tarea3

Tarea

En sistemas de vació con la tecnología más avanzada se logran presiones tan bajas como 10–9 Pa. Calcule el número de moléculas en un recipiente de 1.00 m3 a esta presión si la temperatura es de 27°C.


Temperatura y ley cero de la termodin mica

Los diagramas de fases indican las diversas fases de un material, como las del agua, que se ve aquí; líquido, sólido (hielo) y gas (vapor).

La intersección de las tres fronteras es el punto triple.


La ecuaci n de van der waals

La ecuación de Van der Waals

La ecuación de Van der Waals, es:

Las constantes a y b son ambas positivas.


Discusi n1

Discusión

¿por qué se recomienda medir la presión de los neumáticos cuando el vehículo ha estado detenido durante algún tiempo?

¿qué es un gas ideal?

¿Por qué se derrite el hielo bajo un hilo cuando se coloca como se muestra?

Hielo


  • Login