FÍSICA II GUÍA DE ESTUDIO (PRIMER PARCIAL) UNIDAD 1. INTERACCIÓN MASA-ENERGÍA TEMA 1. TEMPERATURA Temperatura: Cantidad física que nos permite cuantificar qué tan caliente o frío se encuentra un objeto. Es una propiedad de un cuerpo. Termómetro: Instrumento que mide la temperatura. Escalas de la temperatura: En el sistema internacional, la temperatura tiene dos escalas, Celsius y Kelvin, sin embargo existe otra escala que se usa en los países de habla inglesa, Fahrenheit. Celsius Kelvin (Temperatura absoluta) Fahrenheit Grados Celsius “ °C ” o cen grados kelvins Grados Fahrenheit “ °F “ 𝑇𝐾 = 𝑇𝐶 + 273 𝑇𝐹 = 5 (𝑇𝐶 ) + 32 5 𝑇𝐶 = 9 (𝑇𝐹 − 32) 9 TEMA 2. CALOR Calor: Se refiere a un proceso de transferencia de energía, por lo que se puede definir como energía en tránsito. Energía térmica o calorífica: Es la energía que se transfiere por medio de calor. Temperatura alta Contenido de energía térmica alto Movimientos más rápidos Unidades de medida del calor : Unidad de Medida Símbolo Joules "j" joules Caloría "c" cal Equivalencia: cal = 4.184 joules Movimientos de partículas de acuerdo a la temperatura y energía térmica. La energía entre los objetos fluye de la siguiente manera: De mayor temperatura a menor temperatura L.ACT. KATY CARMEN RIVERO GUAL 1 FÍSICA II GUÍA DE ESTUDIO (PRIMER PARCIAL) Equilibrio térmico: Ocurre cuando dos objetos de diferentes temperaturas después de estar en contacto alcanzan la misma temperatura. Capacidad Calorífica: Cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de material, es única para cada material y se denota con la letra “c”. Está relacionada con la rapidez con la que se absorbe o se emite energía térmica. De acuerdo a la definición, las unidades de “c” están dadas por: 𝑐𝑎𝑙 𝑔𝑟 °𝐶 Observación: Si en algún ejercicio, nos dan las unidades en Joules, Kg o ºF, tendríamos que hacer las respectivas conversiones para obtener cal, gr y ºC. TEMA 3. PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Existen 3 maneras para lograr la transferencia de energía a la que nos referimos anteriormente: Conducción: Ocurre entre sistemas en contacto, fluye del de mayor temperatura al de menor temperatura Convección: Ocurre solamente en fluidos (líquido o gas), requiere del transporte de un medio material Radiación: La transferencia es por ondas electromagné cas, no hay ningún medio material entre los objetos TEMA 4. DILATACIÓN Dilatación térmica: Es el cambio que sufre un cuerpo físico en alguna de sus dimensiones luego de un cambio en su temperatura. Existen 3 formas de dilatación: Lineal o Longitudinal Superficial Volumétrica Cables, barras, alambres, etc Lamina, placa de metal, etc Líquidos, gases, esfera metálica, etc ∆𝑳 =∝ 𝑳∆𝑻 ∆𝑺 = 𝝈𝑺∆𝑻 ∆𝑽 = 𝜷𝑽∆𝑻 Material ∝ (ºC-1) 𝝈 (ºC-1) Aluminio Cobre Cuarzo Hielo Latón Oro Plata Zinc 2.4 x10-5 1.7 x10-5 0.04 x10-5 5.1 x10-5 1.8 x10-5 1.5 x10-5 2.0 x10-5 2.6 x10-5 4.8 x10-5 3.4 x10-5 0.08 x10-5 10.2 x10-5 3.6 x10-5 3.0 x10-5 4.0 x10-5 5.2 x10-5 𝜷 (ºC-1) 7.2 x10-5 5.1 x10-5 0.12 x10-5 15.3 x10-5 5.4 x10-5 4.5 x10-5 6.0 x10-5 7.8 x10-5 Donde: ∝, 𝜎, 𝛽 son los coeficientes de dilatación lineal, superficial y volumétrica, respectivamente. L, S, V son la longitud, superficie y volumen originales. ∆𝐿, ∆𝑆, ∆𝑉, ∆𝑇 son los cambios de longitud, superficie, volumen y temperatura. ∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 𝑇𝑓 = Temperatura final 𝑇𝑖 = Temperatura inicial L.ACT. KATY CARMEN RIVERO GUAL 2 FÍSICA II GUÍA DE ESTUDIO (PRIMER PARCIAL) TEMA 5. CAMBIOS DE FASE Observaciones: Las flechas rojas indican que la materia en cuestión gana (absorbe) calor y las flechas azules indican que emite (pierde) calor. TEMA 6. ENERGÍA INTERNA Energía interna: Se le denomina a la suma de todas las energías de todas las partículas de una sustancia (cinética, rotacional, potencial gravitacional, potencial eléctrica, etc.). La fórmula para cuantificar la cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de un objeto será: 𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑇 Donde: Q es la cantidad de calor de la sustancia m es la masa de la sustancia c capacidad calorífica de la sustancia ∆𝑇 cambio de temperatura de la sustancia: ∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 𝑇𝑓 = Temperatura final 𝑇𝑖 = Temperatura inicial Colores oscuros Absorben y emiten calor más rápido Capacidad calorífica menor Colores claros Absorben y emiten calor más lento Capacidad calorífica mayor TEMA 7. LEYES DE LOS GASES IDEALES 1. Ley de Boyle: Establece que a temperatura constante, la presión de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa. 𝑃1 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2 2. Ley de Charles: Establece que a presión constante, el volumen de una cantidad fija de gas es directamente proporcional a su temperatura. 𝑉1 𝑉2 = 𝑇1 𝑇2 3. Ley de Gay-Lussac: Establece que a volumen constante, la presión de una cantidad fija de gas es directamente proporcional a su temperatura. 𝑃1 𝑃2 = 𝑇1 𝑇2 L.ACT. KATY CARMEN RIVERO GUAL 3 FÍSICA II GUÍA DE ESTUDIO (PRIMER PARCIAL) Para las leyes de los gases, se utilizan las siguientes unidades: Presión * Atmósfera (atm) Temperatura Volumen * Milímetro de Mercurio (mmHg) * Celsius (°C) * Litro (L) * Kelvin (kelvin) * Mililitro (mL) 1 atm = 760 mmHg 𝑇𝐾 = 𝑇𝐶 + 273 1 L = 1000 mL 1 𝑚𝐿 = 1 𝑐𝑚3 Para los ejercicios, usaremos Milímetro de Mercurio (mmHg), Kelvin (kelvins), Litro (L), por lo que si nos dan otras unidades, tendríamos que convertirlas. L.ACT. KATY CARMEN RIVERO GUAL 4