FÍSICA 11°
Termodinámica
Energía, Calor y Propiedades Térmicas
Ing. Oscar E. Botía
¿Qué es la Termodinámica?
Proviene del griego "Thermos" (calor) y "Dynamis" (fuerza o poder). Es la rama de la física que estudia las transformaciones de la energía y cómo estas afectan las propiedades de la materia. En termodinámica, siempre definimos un Sistema (objeto de estudio) y el Entorno (todo lo demás). La frontera entre ambos determina si hay intercambio de masa o energía.
• Ley Cero de la Termodinámica:Al colocar un termómetro en agua, este absorbe calor hasta igualar su temperatura, mostrando el valor, lo que confirma que el termómetro y el agua están en equilibrio.
• Primera Ley de la Termodinámica (Conservación de la energía): Motor de coche: La energía química de la gasolina se transforma en trabajo mecánico (mover el auto) y calor (radiador/escape), cumpliendo que la energía no se crea ni destruye.
• Segunda Ley de la Termodinámica (Entropía y dirección del calor): Hielo derritiéndose: Un cubo de hielo se derrite en agua caliente porque la energía tiende a dispersarse hacia el estado de mayor entropía (desorden).
• Tercera Ley de la Termodinámica (Cero absoluto): Límite de temperatura: Es imposible enfriar un sistema hasta el cero absoluto que es 0 K o -273.15 °C en un número finito de pasos, ya que a medida que se acerca, la entropía disminuye y el movimiento molecular se detiene casi por completo.
La Nebulosa Boomerang situada a unos 5,000 años luz en la constelación de Centauro, reconocida como el lugar natural más frío del universo conocido. Con una temperatura de aproximadamente 1 K.
CALOR VS. TEMPERATURA
Mecanismos de Transferencia
Conducción
Radiación
Convección
Transferencia por contacto directo. Común en sólidos (metales).
Ondas electromagnéticas. No requiere medio (el Sol).
Transferencia por movimiento de fluidos (aire o agua).
Ecuación de Calor
EQUILIBRIO TÉRMICO
Ocurre cuando dos cuerpos en contacto térmico dejan de intercambiar calor al alcanzar la misma temperatura.
Ejemplos
El refresco cede calor al hielo; ambos terminan a una temperatura intermedia
Mezclar café hirviendo con leche fría para obtener una bebida tibia (Equilibrio).
El termómetro debe alcanzar el equilibrio con el cuerpo para dar la lectura correcta.
Tabla calores Específicos
Dilatación Térmica
DILATACIÓN LINEAL
Predomina el cambio en una sola dimensión (largo). Típico en varillas, cables y rieles.
Variación de longitud (m).
Coeficiente de dilatación lineal (1/°C).
Longitud inicial (m).
DILATACIÓN superficial
El cambio ocurre en dos dimensiones (Área). Típico en láminas o placas metálicas.
:Variación de longitud (m).
:Coeficiente de dilatación superficial β ≈ 2α
:Area inicial (m2).
Tabla de coeficientes de dilatación lineal y suerficial
BIBLIOGRAFÍA/ INFOGRAFÍA/WEBGRAFÍA
Libro guía: Física para el desarrollo del pensamiento, grado 11°. Editorial Santillana.
Hewitt, P. (2016). Física conceptual. Pearson.
Serway, R. & Jewett, J. (2018). Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
https://phet.colorado.edu/es/simulations/moving-man (Simulador de calor especifico)
https://www.fisicalab.com/
https://www.youtube.com/watch?v=iKoLV4H697Y (Ley Cero)
https://www.youtube.com/watch?v=ZLAoKBVglU8 (Termodinámica)
¡Gracias!
Termodinámica
oscar botia
Created on February 14, 2026
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FÍSICA 11°
Termodinámica
Energía, Calor y Propiedades Térmicas
Ing. Oscar E. Botía
¿Qué es la Termodinámica?
Proviene del griego "Thermos" (calor) y "Dynamis" (fuerza o poder). Es la rama de la física que estudia las transformaciones de la energía y cómo estas afectan las propiedades de la materia. En termodinámica, siempre definimos un Sistema (objeto de estudio) y el Entorno (todo lo demás). La frontera entre ambos determina si hay intercambio de masa o energía.
• Ley Cero de la Termodinámica:Al colocar un termómetro en agua, este absorbe calor hasta igualar su temperatura, mostrando el valor, lo que confirma que el termómetro y el agua están en equilibrio.
• Primera Ley de la Termodinámica (Conservación de la energía): Motor de coche: La energía química de la gasolina se transforma en trabajo mecánico (mover el auto) y calor (radiador/escape), cumpliendo que la energía no se crea ni destruye.
• Segunda Ley de la Termodinámica (Entropía y dirección del calor): Hielo derritiéndose: Un cubo de hielo se derrite en agua caliente porque la energía tiende a dispersarse hacia el estado de mayor entropía (desorden).
• Tercera Ley de la Termodinámica (Cero absoluto): Límite de temperatura: Es imposible enfriar un sistema hasta el cero absoluto que es 0 K o -273.15 °C en un número finito de pasos, ya que a medida que se acerca, la entropía disminuye y el movimiento molecular se detiene casi por completo. La Nebulosa Boomerang situada a unos 5,000 años luz en la constelación de Centauro, reconocida como el lugar natural más frío del universo conocido. Con una temperatura de aproximadamente 1 K.
CALOR VS. TEMPERATURA
Mecanismos de Transferencia
Conducción
Radiación
Convección
Transferencia por contacto directo. Común en sólidos (metales).
Ondas electromagnéticas. No requiere medio (el Sol).
Transferencia por movimiento de fluidos (aire o agua).
Ecuación de Calor
EQUILIBRIO TÉRMICO
Ocurre cuando dos cuerpos en contacto térmico dejan de intercambiar calor al alcanzar la misma temperatura.
Ejemplos
El refresco cede calor al hielo; ambos terminan a una temperatura intermedia
Mezclar café hirviendo con leche fría para obtener una bebida tibia (Equilibrio).
El termómetro debe alcanzar el equilibrio con el cuerpo para dar la lectura correcta.
Tabla calores Específicos
Dilatación Térmica
DILATACIÓN LINEAL
Predomina el cambio en una sola dimensión (largo). Típico en varillas, cables y rieles.
Variación de longitud (m).
Coeficiente de dilatación lineal (1/°C).
Longitud inicial (m).
DILATACIÓN superficial
El cambio ocurre en dos dimensiones (Área). Típico en láminas o placas metálicas.
:Variación de longitud (m).
:Coeficiente de dilatación superficial β ≈ 2α
:Area inicial (m2).
Tabla de coeficientes de dilatación lineal y suerficial
BIBLIOGRAFÍA/ INFOGRAFÍA/WEBGRAFÍA Libro guía: Física para el desarrollo del pensamiento, grado 11°. Editorial Santillana. Hewitt, P. (2016). Física conceptual. Pearson. Serway, R. & Jewett, J. (2018). Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning. https://phet.colorado.edu/es/simulations/moving-man (Simulador de calor especifico) https://www.fisicalab.com/ https://www.youtube.com/watch?v=iKoLV4H697Y (Ley Cero) https://www.youtube.com/watch?v=ZLAoKBVglU8 (Termodinámica)
¡Gracias!