TEMA 8TEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICATEMPERATURA Y DILATACIÓN TÉRMICA

8.2. Objetivos y características de la termodínamica.

Termodinámica:Termodinámica:Rama de la Física que se ocupa de las transformaciones energéticas y, en particular, de los procesos en que intervienen calor y temperatura.

• principios, postulados o axiomas que se basan en la experiencia.

P t d i t ó i• Punto de vista macroscópico.

• Estados de equilibrio. Transformaciones como serie continua de equilibrios.

8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.

Universo en dos partes:

Sistema Termodinámico:P t d l i tid t di

Entorno, exterior o alrededores:T d l t i l i tParte del universo sometida a estudio. Todo lo exterior al sistema.

Interacciones entre ambas: • Térmica (intercambio de calor).

• Mecánica (intercambio de trabajo)• Mecánica (intercambio de trabajo).

• Química (reacciones).

Todas dependen del tipo de pared frontera o superficie que separa a las partesTodas dependen del tipo de pared, frontera o superficie que separa a las partes.

8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.

Estado termodinámico:Conjunto de valores que toman sus coordenadas o variables termodinámicasConjunto de valores que toman sus coordenadas o variables termodinámicas.

Sistema hidrostático:Cualquier sistema de masa constante cuyo estado se describe por lasvariables termódinamicas presión, volumen y temperatura.

8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.

Diatérmana o diatérmica:Permite el intercambio de calor.

Paredes en interacciones térmicas:

Adiabática:No lo permite.

Móvil:Permite realizar un trabajo.

Paredes en interacciones mecánicas:j

Fija:No lo permiteNo lo permite.

Permeable:Paredes en interacciones químicas:Permite el intercambio de masa.

Impermeable:Impermeable:No lo permite.

8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.

Clasificación de sistemas:(atendiendo a los intercambios)

Abierto:Puede intercambiar masa con el entorno.

Cerrado:No puede intercambiar masa, aunque sí energía.

Aislado:No intercambia ni masa ni energía.

8.3. Definiciones. Sistemas termodinámicos. Clasificación.

ú i Homogéneos:Consta de una sola fase.

Según su estructura interna:

Heterogéneos:Consta de varias fases.

Fase: sistema o subsistema de composición química y estructura homogénealimitado por una pared a través de la cual las propiedades físicas cambianbruscamentebruscamente.

8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.

Equilibrio termodinámico:Dos sistemas están en equilibrio termodinámico si están en equilibriomecánico químico y térmicomecánico, químico y térmico.

A BApA , VA , TA

BpB , VB , TB

Las variables termodinámicas p,V y T, permanecen constantes en el tiempo

8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.

Principio cero:

(a) Dos sistemas aislados del exterior, A y B, puestos en contacto prolongado(a) Dos sistemas aislados del exterior, A y B, puestos en contacto prolongadoa través de una superficie diatérmana alcanzan el equilibrio térmico.

(b) Si A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer sistema C(b) Si A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer sistema C,están también en equilibrio térmico entre sí.

Pared adiabática

Pared diatérmanaA B

Pared adiabática

A B

A BC

8.4. Equilibrio térmico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura.

Temperatura:Propiedad termodinámica que determina si un sistema se encuentra en

ilib i té i t i tequilibrio térmico con otros sistemas.

Pared adiabáticaPared adiabática

A B

C Termómetro

Pared diatérmanaPared diatérmana

8.5. Medida de la temperatura.

La variación de la temperatura suele estar acompañada de la variación deAlguna magnitud física que caracteriza el estado de un sistema:variable termométrica

Escalas termométricas

Escala centígrada o Celsius:(puntos fijos)(puntos fijos)

• punto de fusión del hielo puro1 t d ió 0º Ca 1atm de presión: 0º C.

• punto de ebullición del aguaa 1 atm de presión: 100º C.

T ax b+T ax b= +

8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación lineal.

0l l TαΔ = Δ

8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación superficial.

2S S TαΔ = Δ02S S TαΔ Δ

8.6. Dilatación térmica de sólidos y líquidos. Dilatación cúbica.

03V V TαΔ = Δ

8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal.

F E Tα= ΔE TS

α= Δ

8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación lineal.

F E TS

α= ΔS

8.7. Esfuerzos térmicos en la dilatación volumétrica.

3p B TαΔ = Δ3p B TαΔ = Δ