LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Podemos descubrir una propiedad importante del equilibrio térmico
considerando tres sistemas, A, B y C, que inicialmente no están en equilibrio
térmico. Rodeamos los sistemas con una caja aislante ideal para que sólo puedan
interactuar entre sí. Separamos A y B con una pared aislante ideal (la barra
verde en la figura 17.2a); pero dejamos que C interactúe tanto con A como con
B. Esta interacción se indica en la figura con una barra amarilla que
representa un conductor térmico, es decir, un material que permite la
interacción térmica. Esperamos hasta que se establece el equilibrio térmico;
entonces, A y B están en equilibrio térmico con C pero, ¿están en equilibrio
térmico entre sí?
Figura 17.2a Figura 17.2a
ESCALAS TERMOMÉTRICAS.
La escala en la cual se
mide la temperatura en °C se denomina escala centígrada o escala Celsius. En
esta escala, el punto de fusión del agua (temperatura a la cual el agua se
congela) es 0 °C y el punto de ebullición del agua (temperatura a la cual el agua
ebulle a una presión de 1 atmósfera), es 100 °C. En la escala centígrada, el
intervalo entre estas temperaturas (de 0 °C a 100 °C) se divide en cien partes
iguales, cada una de las cuales se denomina grado centígrado.
La escala en la cual la
temperatura se mide en K se llama escala absoluta o escala Kelvin. En esta
escala el punto de fusión del agua es 273 K y el punto de ebullición 373 K. El
intervalo entre ambas temperaturas (de 273 K a 373 K) se divide en cien partes
iguales, cada una de las cuales se denomina grado Kelvin.
La temperatura de un
objeto puede descender, sin embargo, es imposible que su valor alcance los 0 K
pues este valor correspondería al estado en el cual todas las moléculas que
forman el cuerpo estarían en reposo. Esta escala se emplea con mayor frecuencia
en ámbitos científicos. Una temperatura en grados centígrados (TC),
se puede expresar en grados Kelvin (TK) mediante la fórmula:
La escala en la cual la
temperatura se mide en °F se llama escala Fahrenheit. En esta escala el punto de
fusión del agua es 32 °F y el de ebullición de 212
°F. En la escala
Fahrenheit, el intervalo entre ambas temperaturas se divide en ciento ochenta
partes iguales, cada una de las cuales se denomina grado Fahrenheit. Una
temperatura en grados centígrados (Tc), se puede expresar en grados
Fahrenheit (f) mediante la fórmula:
ACTIVIDAD 2
Resolver Los Siguientes Problemas
Resolver Los Siguientes Problemas
1.
Expresar la temperatura normal del cuerpo, 37°C, en las escalas: Fahrenheit,
Kelvin.
2. ¿A
qué temperatura centígrada corresponde el 0 °F?.
3. Transformar
30 °C a grados Fahrenheit.
5.
Convertir 70 °F a centígrados.
6. ¿A
cuántos grados centígrados corresponden 400 °K?.
7.
Convertir 55 °F a grados Kelvin.
8. Pasar
240 °K a Fahrenheit.
9. Convertir
-40 °C a Fahrenheit.
10. ¿A
qué temperatura Celsius equivalen 33,8 °F?.
11. Determine
la variación térmica de un día de invierno en que se registra una temperatura
mínima de 0ºC y una máxima de 12ºC, en: a) grados Celsius, b) grados Kelvin, c)
grados Fahrenheit.
12. Un día de verano se registra una
temperatura mínima de 10º C y una máxima de 32ºC. Determine el intervalo de
temperatura (variación térmica) de ese día en: a) grados Celsius, b) grados
Kelvin, c) grados Fahrenheit.
SENTIDO COMÚN. RAZONA Y EXPLICA
1. ¿Por qué cuando se calienta el plástico este
tiende a derretirse?
2. En algunas ocasiones el pan se rellena de arequipe
o bocadillo, pero cuando sale del horno, ¿qué se encuentra más caliente el
bocadillo o el resto del pan? ¿Por qué?
3. Si se llena un vaso de vidrio con agua caliente e
inmediatamente después se aplica agua fría, ¿se romperá el vaso? Explica tu
respuesta.
4. ¿Crees que es más fácil que hierva un jarro con
agua y hielo que uno con agua a temperatura ambiente? ¿Por qué?
5. ¿Por qué es más fácil enfriar un líquido en un
recipiente de color oscuro que en uno transparente como el vidrio?
6. ¿Está bien empleada la expresión "cúbrete
con una cobija para que te dé calor"? En realidad, ¿cuál es la función de
la cobija?
7. ¿Por qué razón es más fácil enfriar un líquido en
un recipiente grande, como un plato, que en un pocillo?
8. ¿Por qué las CPU de los computadores utilizan un
ventilador en su interior?
9. ¿Por qué cuando queremos enfriar una olla y le
agregamos agua fría, el agua se calienta?
10. ¿Por qué una hoguera proporciona más calor que
un fósforo, si la temperatura en ambos casos puede ser igual?
11. Se desea hervir el agua que contiene un vaso y
el agua que contiene una caneca. Si inicialmente los líquidos se encuentran a
la misma temperatura. ¿A cuál de los dos líquidos se le debe proporcionar más
calor?
12. ¿Por qué si tocas el riel de una carrilera
después que pasa el tren, sientes que queda caliente? Justifica tu respuesta.
13. ¿A qué se debe que el material de los fósforos
sea de madera o de plástico?
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