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8. EQUILIBRIO TÉRMICO PROPÓSITOS Reconocer la importancia del equilibrio térmico en los fenómenos que ocurren en la naturaleza para entender el concepto de temperatura. Aplicar la Ley Cero de la termodinámica. INTRODUCCIÓN En termodinámica lo mismo que en mecánica, un estado de equilibrio en un sistema, es aquel en el que no hay tendencia a un cambio. Decimos también que dos sistemas están en equilibrio térmico si no existe transferencia neta de energía térmica cuando se ponen en contacto. Cuando se vierte agua caliente en un vaso de cristal, el vaso se calentará rápidamente hasta que éste y el agua lleguen a la misma temperatura. Si nadie toca el vaso con agua, éste se enfriará lentamente hasta llegar a la temperatura ambiente. Esto significa que todos los sistemas físicos tienden a establecer un equilibrio termodinámico, en otras palabras, todos los sistemas tienden a alcanzar la misma temperatura. De esta experiencia simple se concluye una Ley fundamental de la naturaleza llamada Ley Cero de la termodinámica, que dice: "Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, están en equilibrio térmico entre sí". Esta ley nos llevi a otra conclusión importante: si no hay transferencia de energía térmica entre dos sistemas, es que tienen la misma temperatura. No existen límites para las temperaturas elevadas, sin embargo, la temperatura mínima posible es el cero absoluto. MATERIAL • 4 vasos de precipitados de 250 mi. • Agua. • 2 Termómetros de mercurio. • Hielo. • Cuchara. • Refrigerador. • Fuente de calor. • Soporte universal. • Anillo con presa de sujeción. • Probeta graduada. DESARROLLO EXPERIMENTAL 1. Vierte 200 mi de agua en uno de los vasos de precipitados. Monta el arreglo experimental como se muestra en la figura y calienta el agua hasta que alcance una temperatura aproximada de 70 °C. 35
2. Con mucho cuidado vierte el agua en otro de los vasos, después de unos segundos toca el vaso. 3. Con ayuda de los termómetros efectúa las siguientes mediciones: agua L ambiente 4. Toma ahora 2 cubos de hielo y deposítalos en el tercer vaso de precipitados, después de unos segundos, toca el vaso y efectúa las siguientes mediciones: T, hielo en vaso T. ambiente 5. Compara la temperatura del vaso con la temperatura ambiente. 6. Vierte aproximadamente 200 mi de agua de la llave en otro vaso de precipitados y mide su temperatura. T.. " agua 7. Colócalo en el congelador de un refrigerador (si no hay en la escuela verifícalo en tu casa). 8. Anota la temperatura ambiente y la que indica el termostato del refrigerador (si no da la lectura considera una aproximada). • ambiente • termostato 36
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