CAPÍTULO 5. Termodinámica - Biblioteca

Calor y Termodinámica Hugo Medina Guzmán
atmosférica es 760 mm. Resolver para este
termómetro las preguntas del problema anterior.
Solución.
1) El intervalo fundamental será: 99 - 8 = 91
Luego la fórmula de reducción es:
− 8
=
100 91
A C
C 50 − 8 4200 o
2) = ⇒ C = 46,
15 C
100 91 91
C C − 8
3) = ⇒ 91C
− 800 = 100C
100 91
800 o
⇒ C = = 88,
9 C
9
Otras escalas de temperatura.
Así como la escala Celsius (Centígrado) y su
correspondiente en la escala absoluta Kelvin, existen
otras escalas en el sistema inglés.
La escala FAHRENHEIT, al cero de la escala
Celsius corresponde a 32° F y los 100°C
corresponden a 9 divisiones de °F, la relación de
equilibrio es:
9
t ( ° F ) = t ( ° C) + 32°
F
5
y
5
t ( ° C ) = t ( ° F)
− 32°
F
9
La escala absoluta correspondiente a la escala
Fahrenheit es la escala RANKINE.
( R)
= ( F)
+ 459,
67(
R)
o
T t
9
T ( R)
= T ( K)
5
Ejemplo 4. a) La temperatura de la superficie del
Sol es de unos 600 ºC. Exprésese esa temperatura en
la escala Fahrenheit.
b) Exprese la temperatura normal del cuerpo
humano 98,6 ºF, en la escala Celsius.
c) exprese la temperatura de pasteurización, 165 ºF,
en la escala Celsius.
d) Exprese el punto normal de ebullición del
Oxígeno –183 ºC, en la escala Fahrenheit.
Solución.
4
5
a) Como T C = ( TF
− 32)
y
9
T C = TK
− 273,
15 , igualando ambas expresiones,
encontramos para la temperatura Fahrenheit:
9
T F = ⋅ ( TK
− 255,
37)
= 10340,
33º
F .
5
5
b) T C = ( TF
− 32)
= 37°
C
9
5
c) T C = ( TF
− 32)
= 73,
89º
C.
9
9
d) T F = TC
+ 32 = −297,
4º
C .
5
DILATACION TERMICA.
Efectos frecuentes en los materiales al presentarse
cambios de temperatura, son variaciones en sus
dimensiones y cambios de estado. En primer lugar
consideraremos aquí, las variaciones de dimensiones
que ocurren sin cambios de estado.
Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta, este
por lo general se dilata. Una excepción es el agua
que se contrae entre 0ºC y 4°C, este comportamiento
es crítico en la manera como los lagos y los océanos
polares se congelan de la superficie hacia abajo, en
lugar de hacerlo del fondo hacia la superficie, ya que
el agua mas fría que 4°C se eleva en lugar de
hundirse y el agua a 0°C está en la superficie en
lugar de estar en el fondo. (La densidad del agua a
4°C es máxima, = 1 g/cm 3 ).
Expansión lineal.
El cambio de una dimensión lineal de un sólido tal
como el largo, el ancho, alto o una distancia entre
dos marcas se conoce como la expansión lineal.
Experimentalmente se encuentra, para un amplio
rango de temperaturas, que el cambio de longitudes
Δ l , es proporcional al cambio de temperatura Δ t y
a la longitud l, de tal manera que podemos escribir:
Δl = α lΔt
, donde α es el coeficiente de
expansión lineal. Este coeficiente tiene diferentes
valores para los diferentes materiales y tiene por
unidad l/grado.
O bien,
Δl
= α Δt
l
Para encontrar la longitud final después de un
dl
cambio de temperatura Δ t , escribimos = dt ,
e integramos considerando la longitud l para t = t1,
y l ' para t = t2, siendo t t = Δt
2
− 1
l
α