A Ley cero de la termodinámica es la ley que colaboró en la conceptualización de la grandeza temperatura y en el desarrollo de termómetros, basado en sus estudios sobre la balance térmico entre diferentes cuerpos.
Lea también: ¿Qué es el calor?
Temas de este artículo
- 1 - ¿Qué dice la Ley Cero de la Termodinámica?
- 2 - ¿Cuál es el propósito de la Ley Cero de la Termodinámica?
- 3 - Ley Cero de la Termodinámica y termómetros
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4 - ¿Qué son las escalas termométricas?
- → Vídeo lección sobre conversión entre escalas termométricas
- 5 - Ejercicios resueltos sobre la Ley Cero de la Termodinámica
O ¿Qué dice la Ley Cero de la Termodinámica?
La Ley Cero de la Termodinámica es la ley que subyace a la Termodinámica por contribuir a la definición de la magnitud física temperatura, fundamental para comprender la primero y las segundas leyes de la termodinámica. Por esto y porque su desarrollo fue posterior a las dos primeras leyes, el físico Ralph H. la denominó Ley Cero. Cazador (1889-1944).
Ella se puede afirmar como:
“Si dos cuerpos A y B están separados en equilibrio térmico con un tercer cuerpo, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí”.
De este enunciado de la Ley Cero, es posible entender que, si dos cuerpos tienen la misma temperatura que un tercero cuerpo, entonces todos tendrán la misma temperatura, estando entonces en equilibrio térmico, en el que no hay flujo de calor de un cuerpo al otro. otro.
¿Para qué sirve la Ley Cero de la Termodinámica?
La Ley Cero de la Termodinámica es importante porque define el cantidad física temperatura, que hizo posible la fabricación de termómetros. Se puede observar en situaciones que se refieren al equilibrio térmico entre cuerpos, por ejemplo: al mezclar agua a diferentes temperaturas, habrá intercambio de calor hasta que el aguas alcanzan la misma temperatura, y al entrar en un agua con una temperatura más alta o más fría, en poco tiempo, el cuerpo se acostumbrará a la temperatura debido a los intercambios de calor.
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Ley Cero de la Termodinámica y los Termómetros
La Ley Cero de la Termodinámica contribuyó al desarrollo de termómetros, que son aparatos utilizados para medir la temperatura de cualquier cuerpo, vivo o no.
Actualmente existen tres tipos de termómetros que varían en su constitución y funcionamiento:
análogos: compuestos de Mercurio;
Digital: formado por un componente electrónico en la punta sensible a la temperatura;
infrarrojos digitales: formados por sensores infrarrojos, miden la temperatura sin necesidad de tocar los cuerpos.
Lea también: ¿Cuál es la diferencia entre temperatura y calor?
¿Qué son las escalas termométricas?
Hacia escalas termométricasson representaciones de temperaturas en diferentes escalas, siendo las más utilizadas las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin. Tenemos a continuación una comparación entre los valores de temperaturas equivalentes en estas escalas termométricas:
Para encontrar la equivalencia de temperatura en diferentes escalas termométricas, los valores medidos de las temperaturas en el Se marcan los puntos de ebullición y de fusión del agua y se comparan con un tercer punto del que se quiere saber el temperatura. Para eso, él eradesarrolló la fórmula de igualdad entre las diferentes escalas termométricas:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(T_C\) es la temperatura en la escala Celsius, medida en \([°C]\)
\(T_F\) es la temperatura en la escala Fahrenheit, medida en \([°F ]\)
\(T_K\) es la temperatura en la escala Kelvin, medida en \([K]\)
→ Lección en video sobre conversión entre escalas termométricas
Ejercicios resueltos sobre la Ley Cero de la Termodinámica
Pregunta 1
(Aprendiz de marinero) Se colocan tres termómetros de mercurio en el mismo líquido y, al alcanzar el equilibrio térmico, el graduado en la escala Celsius registra 45ºC. ¿Qué valores deben registrar los termómetros graduados en las escalas Kelvin y Fahrenheit, respectivamente?
a) 218 K y 113 °F
b) 318 K y 113ºF
c) 318 K y 223 °F
d) 588 K y 313ºF
e) 628 K y 423 °F
Resolución:
alternativa b Primero, convirtamos la temperatura en la escala Celsius a la temperatura en la escala Kelvin usando la fórmula que las relaciona:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)
\(TC=TK-273\)
\(45=TK-273\)
\(TK=273+45\)
\(TK=318\ K\)
Luego, convertiremos la temperatura en la escala Celsius a la temperatura en la escala Fahrenheit, utilizando la fórmula que las relaciona:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)
\(\frac{45}5=\frac{T_F-32}9\)
\(9=\frac{T_F-32}9\)
\(9\cdot9=TF-32\)
\(81=TF-32\)
\(TF=81+32\)
\(TF=113\ ℉\)
Pregunta 2
(UERJ) Considere cuatro objetos A, B, C y D. Se observó que A y B están en equilibrio térmico entre sí. Lo mismo para C y D. Sin embargo, A y C no están en equilibrio térmico entre sí. Se puede concluir que:
a) B y D están a la misma temperatura.
b) B y D pueden estar en equilibrio térmico, pero también pueden no estarlo.
c) B y D no pueden estar a la misma temperatura.
d) La Ley Cero de la Termodinámica no se aplica en este caso, porque hay más de tres objetos.
e) A, B, C y D están a la misma temperatura.
Resolución:
alternativa c Como los cuerpos A y B están en equilibrio térmico, los cuerpos C y D también están en equilibrio, pero los cuerpos A y C no lo están. en equilibrio térmico, entonces, según la Ley Cero de la Termodinámica, los cuerpos B y D no pueden estar en equilibrio térmico.
Por Pamella Raphaella Melo
Profesor de física
¿Le gustaría hacer referencia a este texto en un trabajo escolar o académico? Vea:
MELO, Pamela Rafaella. "Ley Cero de la Termodinámica"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-zero-da-termodinamica.htm. Consultado el 4 de agosto de 2023.
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