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Energía en transito, que se transmite de un cuerpo a otro en virtud de una diferencia de temperatura. El flujo normal y espontaneo del calor va desde el cuerpo de mayor temperatura al cuerpo de menor temperatura - PowerPoint PPT Presentation
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EL CALOR (Q)
Energía en transito, que se transmite de un cuerpo a otro en virtud de una diferencia de temperatura
El flujo normal y espontaneo del calor va desde el cuerpo de mayor temperatura al cuerpo de menor temperatura
El calor no se puede «guardar». Por ejemplo, un termo para comida «no guarda el calor», sino que mantiene la temperatura
El flujo de calor dura hasta que se consigue el equilibrio térmico
UNIDADES DE MEDIDA
Como toda forma de energía el calor se mide en Joule (J)
También se utiliza, como unidad de medida para el calor la caloría (cal)
La unidad llamada caloría (cal) se define como la cantidad de calor que se necesita para elevar en 1ºC la temperatura de 1 gr de agua
Equivalencia entre unidades
Observaciones:a) Se debe tener en cuenta el signo de Q
b) Unidad de medida mas utilizada:
c) ¿Cuál seria la unidad de medida en el sistema MKS?
El calor especifico es una medida de la “resistencia térmica” o “inercia térmica” de una sustancia
Mientras mayor sea el calor especifico de una sustancia, mayor cantidad de calor se le debe transferir para modificar su temperatura
Suponiendo masas iguales; ¿A que sustancia se le debe ceder mayor cantidad de calor para modificar su temperatura?
Sustancia c (cal/gr°C) c (J/Kg K)
Agua 1 4186
Aluminio 0,22 924
Cobre 0,094 395
Mercurio 0,033 139
Plata 0,056 235
Hierro 0,11 483
Iguales masas de agua y hierro, reciben la misma cantidad de calor ¿Cuál se calienta mas? Explica
En la playa, la misma cantidad de calor incide en el agua y en la arena; ¿Cómo se explica que el agua se encuentre a menor temperatura?
El calor especifico del agua
APLICACIONES
Es utilizado en calderas como sistema de calefacción, ya que al enfriarse libera grandes cantidades de calor
Es muy útil como agente refrigerante, por ejemplo, en el sistema de enfriamiento de un automóvil. Un liquido de baja capacidad calórica se calentara excesivamente con el motor, y por consiguiente, no será adecuado para controlar la temperatura de este.
Las condiciones climáticas en lugares cercanos a lagos y costas, se suavizan bastante en virtud de que estas grandes masas de agua se calientan y se enfrían más lentamente que las tierras adyacentes
CAPACIDAD CALORICA “C”
Relación entre el calor absorbido o cedido por un cuerpo y la variación de temperatura producida
Unidad de medida:
Otra expresión:
EJEMPLOS
PREGUNTAS:
1.¿De qué factores depende el calor cedido o absorbido por un cuerpo?
2. ¿Qué se entiende por CALOR ESPECÍFICO de una sustancia o material?
3.-¿Qué significa que el calor específico del Aluminio sea: 0,22 (cal/g ºC)?
4. Si transferimos la misma cantidad de energía en forma de calor a iguales masas de Agua y Hierro, ¿cuál experimentará mayor variación de sus temperatura?, ¿por qué?
5. ¿Por qué el agua es buen refrigerante?
6.- Dos bloques de plomo A y B sufren la misma variación de temperatura ∆t= 50ºC. La masa del bloque P es el doble de la masa del bloque Q. ¿Cuál es la razón QA/QB?
7. Se tienen 4 cuerpos A, B, C y D de calores específicos en (cal/g.ºC) iguales a 0.24; 0.02; 0.08 y 0.12; respectivamente. Si todos son de la misma masa y están a la misma Tº
a) ¿Cuál se enfría más rápido?b) ¿A cuál hay que suministrarle más energía para que aumente su Tº
en 10ºC?c) Si a todos se les suministra igual cantidad de energía (Q) en forma
de calor, señale el orden de menor a mayor Tº con que quedan.
8.- Suponga que dos bloques, A y B, de cinc ambos, tienen masas mA y mB tales que mA>mB.
a) ¿El calor especifico de A es mayor, menor o igual al de B? b) ¿La capacidad calórica de A es mayor, menor o igual al de B? c) Si A y B experimentaran la misma disminución de temperatura, ¿Cuál liberaría mayor cantidad de calor?
EJERCICIOS
MEZCLA DE SUSTANCIAS
Es posible, aplicar el principio de conservación de la energía :
El calor (energía) absorbido por los cuerpos fríos equivale al calor cedido por los cuerpos calientes, quedando todos a una temperatura común
Aplicación: “el calorímetro”
Recipiente térmicamente aislado que se utiliza para determinar elcalor especifico de un solido o liquido cualquiera.
Observaciones:
Si se mezclan dos sustancias
El cuerpo de mayor masa experimenta menor cambio de temperatura
Si se mezclan las mismas masas de la misma sustancia la temperatura de equilibrio será el promedio de las temperaturas respectivas
EJEMPLOS:
EJERCICIOS
CAMBIOS DE ESTADO
Al proporcionar calor a un cuerpo, incrementamos su temperatura, sabemos que hay un aumento en la energía de agitación de sus átomos
Esta agitación hace que la fuerza de cohesión de los átomos se altere, pudiendo provocar un cambio de fase
LEYES GENERALES DE LOS CAMBIOS DE ESTADO
OBSERVACIONES:Calculo del calor latente (L):
ANALISIS Se tiene 1 gramo de agua que inicialmente se encontraba en estado
solido a – 10 °C
Grafico de temperatura en función del calor absorbido
Fusión y solidificación
a) Fusión: Paso del estado solido a liquidob) Solidificación: Proceso inverso, es el paso de liquido a solido
PUNTO DE FUSION Y CALOR LATENTE DE FUSION A 1 atm
Sustancia Punto de fusión (°C)
Calor de fusión (cal/gr)
Plata 961 21
Plomo 327 5,8
Azufre 119 13
Agua 0 80
Mercurio -39 2,8
Alcohol etílico -115 25
Nitrógeno -210 61
Vaporización y condensación
a) Vaporización: Cambio de estado liquido a gaseoso que puede producirse de dos maneras:
Evaporación Ocurre cuando las moléculas de un
liquido que poseen mayor velocidad (energía) llegan a la superficie del liquido y logran escapar de la superficie del liquido
Como las moléculas de mayor energía escapan del liquido en la evaporación la temperatura disminuye.
EbulliciónEl cambio se realiza rápidamente, cuando el liquido alcanza una temperatura determinando
PUNTO DE EBULLICION Y CALOR DE VAPORIZACION A 1 atm
Sustancias Punto de ebullición (°C)
Calor de vaporización (cal/gr)
Agua 100 540
Mercurio 357 65
Alcohol etílico 78 204
Nitrógeno -196 48
Helio -269 6
Observación:
EJEMPLOS:
EJERCICIOS
PREGUNTAS
EJERCICIOS
METODOS DE PROPAGACION DEL CALOR
Se definió al calor como “energía en transito”, pero: ¿Cómo viaja el calor?
CONDUCCION
OBSERVACIONES:La capacidad de conducir el calor depende de la estructura molecular de cada objeto, específicamente del tipo de enlace
Si los electrones están fuertemente ligados, será muy difícil que transmitan las vibraciones
Los enlaces iónicos y covalentes presentan gran fuerza de enlace entre sus átomos, por lo tanto, sus electrones están fuertemente ligados, en este caso se habla de aislantes térmicos (madera, aire, lana)
Si los electrones tienen la posibilidad de desplazarse, entonces podrán transmitir el calor (electrones libres)
Los materiales que propagan de buena manera el calor presentan enlaces metálicos. Este tipo de materiales se denominan conductores térmicos (plata, aluminio)
La madera y el metal se encuentran a la misma temperatura, pero el metal da la sensación de estar mas frio, ya que al ser mejor conductor térmico
En general los líquidos y gases son buenos aislantes; el aire conduce muy mal el calor.
Las sustancias porosas que poseen cavidades con aire en su interior son malas conductoras
La nieve es aislante, está formada por cristales que poseen masas de aire en su interior
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Experimentalmente se demostro que:
Introduciendo la constante de proporcionalidad (K)
La constante K, se denomina “conductividad termica” y es una caracteristica de cada material.
Me informa acerca de la capacidad de un material para conducir el calor, cuanto mayor es el valor de K, mayor es la cantidad de calor que el material conduce
MATERIAL CONDUCTIVIDAD TERMICA (J/smºC)
ACERO 50
AGUA 0,6
AIRE 0,02
ALUMINIO 209
ASBESTO 0,08
CAUCHO 0,15
COBRE 372
CONCRETO 0,8
CORCHO 0,16
LANA 0,001
MADERA 0,1
NÍQUEL 53
ORO 308
PLATA 406
VIDRIO 1
CONVECCION
Los líquidos y gases (fluidos) transmiten el calor por convección
1. El fluido se calienta y sus moléculas se agitan alejándose unas de otras
2. Esto provoca que el fluido se haga menos denso, y asciende
3. Por lo tanto baja el fluido mas denso y frio
4. Así se producen corrientes de convección, donde el fluido mas caliente se aleja de la fuente de calor, y el fluido más frio se mueve hacia la fuente de calor
OBSERVACIONES
Otro caso de corrientes de convección:
Algunas diferencias entre la conducción y la convección
Las capas de aire en contacto con el congelador pierden energía se hacen mas densas y bajan, mientras que las capas inferior ascienden
CONDUCCION CONVECCION
Solidos Fluidos (líquidos y gases)
No hay movimiento de masas Existe movimiento de masas de fluidos
RADIACIÓN
¿ Como llega la energía del Sol hasta la Tierra?
RADIACIÓN El calor también viaja en forma de ondas
electromagnéticos (como la luz)
Como toda OEM, el calor se puede propagar incluso en el vacío
Este tipo de radiación (no visible) se le denomina Radiación infrarroja
Todos los cuerpos sobre 0K emiten este tipo de radiación
CUESTIONARIO