7/26/2019 Fisica 2 UTN Clase 1 Manuel Carlevaro

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Fsica II UTN FRBA CLASE 1: Calor y Temperatura Pgina 1 de 12

Luis Barrios (luis.barrios@gmail.com)UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES

FISICA II

Z2154

Ao 2011

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Programa

Variables de Estado. Temperatura y Calor Campo Magntico

Calorimetra. Transferencia de Calor Fuentes de Campo Magntico

Principios de la Termodinmica Induccin Magntica

Carga y Campo Elctrico Corriente Alterna

Potencial Elctrico Ondas Electromagnticas

Capacidad Elctrica y Dielctricos ptica Fsica: Interferencia

Corriente Elctrica y Circuitos deCorriente Continua.

ptica Fsica: Difraccin

PRIMER PARCIAL SEGUNDO PARCIAL

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Parciales

2 parciales + 2 recuperatorios por parcial.

5 problemas por parcial. Aprobacin: 3B o 2B + 2R.

Bibliografa

F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young, R. A. FreedmanFsica universitaria con fsica moderna, volumen 2.Duodcima edicin. PEARSON EDUCACION, Mxico, 2009.

P. A. Tippler, G. MoscaFsica para la ciencia y la tecnologa, volumen 2Revert, 5ta Edicin, Espaa 2005.

R. Resnick, D. HallidayFsica, partes 1 y 2.Compaa Editorial Continental S. A., Mxico, 1986.

Guas de problemas: Gua de problemas 2003 BF1CP10 Gua de problemas de Calor y Termodinmica, Corriente Alterna, ptica Ondulatoria 2006

BF1CP11

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Sistemas Termodinmicos Variables de estado

Sistema:

Porcin de materia o regin delespacio elegida para estudio.

Abierto: Hay intercambio de masa y/oenerga con el MA.

Cerrado: No hay intercambio de masacon el MA.

Aislado: No hay intercambio de

energa con el MA.

El estado termodinmico de un sistema queda determinado a travs de un conjunto demagnitudes denominadas variables de estadoo coordenadas termodinmicas.

E {masa, presin, volumen, temperatura, densidad, viscosidad, conductividad trmica o elctrica, U, H, etc.}

SISTEMA

MEDIO AMBIENTE

LIMITE

ENERGIAE{m, p, V, T,..}

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Sistemas Termodinmicos Cambios de estado

Proceso Termodinmico: El sistema cambia de estado (no de fase!) como resultado delintercambio de energa con el medio ambiente.

EJEMPLOS:

ProcesoTermodinmico

Estado 1

{m1, p1, V1, T1,..}

Estado 2

{m2, p2, V2, T2,..}

ENERGIA

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Temperatura y Calor. Equilibrio Trmico

Al poner en contacto trmico dos cuerposa

diferentes temperaturas, se establece unflujo de energa, llamado CALOR(Q)desde el cuerpo ms caliente hacia el msfro.

Este proceso finaliza cuando se igualan lastemperaturas, es decir, cuando se llega alEquilibrio Trmico.

Dos sistemas estn en equilibrio trmico si y slo si estn a la mismatemperatura.

CALOR: es la energa en trnsito entre sistemas a diferente temperatura.

Hierro

150 C

Cobre

20 C

Cobre

Hierro

Cobre

70 C

Hierro

70 CC

A

L

O

R

SistemasAislados

Transferenciade CALOR

EquilibrioTrmico

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Principio Cero de la Termodinmica

Si Ay Bestn en equilibrio trmico con un tercer cuerpo C, entonces Ay Bestn enequilibrio trmico entre s.

La propiedad termodinmica comn de los sistemas en equilibrio trmico es la temperatura.

El sistema Cpodra ser un termmetro.

C

Conductor

A

Conductor

B

TA= TC y TB= TC TA= TB

C

Aislante

A

Aislante

B

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Termmetros

1. Principio: Sustancia termomtrica que posee una propiedad Xque vara con la temperatura.

Ejemplos:

Dilatacindel mercurio o alcohol (metanol): X Altura de la columna.

Presin del gasen un recipiente de volumen constante: XPresin.Torsinde una barra bimetlica debido a diferentes dilataciones: Xmagnitud de la torsin.

Resistividad elctrica: XResistencia elctrica.

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2. Medicin de la propiedad X: 3. Escala y Calibracin:

Si la variacin de X con T es (aprox.) lineal, al menosen el rango de trabajoPuedo hallarT(X) = aX + c

Se debe establecer (conocer) el valor de Xpara valores de temperatura conocidos.

CONVERSION: 32][5

9][ += CTFT

X

X2

X1

X0

T1 T2 T [C]0

CELSIUS C FARENHEIT F

0 32

100 212

100 divisiones 180 divisiones

Fusindel hielo

Ebullicindel agua

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Termmetro de gas Escala Kelvin

i. Gases reales a bajas presiones se comportan como un gas ideal: pV = nRTii. Las rectas extrapoladas a p= 0convergen en la misma temperatura: T = -273.15 C

iii. Kelvin adopt la escala con el ceroen -273.15 CEscala de Gas Ideal o Escala Absoluta.

La forma funcional es simplemente: T(p) = (Cte.)p2

1

2

1

)(

)(

p

p

pT

pT= Problema 2

Slo es necesario un punto de calibracin patrn:Ttr= 273.16 K(Punto triple del agua)

En general: T(Xtr) = 273.16 Ktrtr X

X

XT

XT=

)(

)(

=

trX

XKXT 16.273)(

p

100 T [C]0

GAS 2

GAS 3

GAS 1

-273,15 C

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Expansin Trmica

Enfoque microscpico Enfoque termodinmico

Dilatacin lineal:

Ley experimental: L = L0T

:Coeficiente de dilatacin lineal (1/C o 1/K)Notar que:L = L0(1 + T)

Dilatacin superficial: S = S0T S = S0(1 + T)

Dilatacin volumtrica: V = V0T

V = V0(1 + T)Son leyes aproximadas de validez acotada. En general son vlidas si |T|

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Coeficientes de expansin lineal:

Para materiales slidos hay una relacin entre loscoeficientes:

3 y 2

Coeficientes de expansin volumtrica:

Material [1/K o 1/C]Aluminio 7,2 10-5Latn 6,0 10-5Cobre 5,1 10-5Acero 3,6 10-5Vidrio 1,2 2,7 10-5

LquidosEtanol 75 10-5Glicerina 49 10-5Mercurio 18 10-5

Problemas 3 y 4.a)Nota: Variacin del volumen del agua con la temperatura.

FIN CLASE 1

Material [1/K o 1/C]Aluminio 2,4 10-5

Latn 2,0 10-5Cobre 1,7 10-5Acero 1,2 10-5Vidrio 0,4 0,9 10-5