INTRODUCCIÓN

La energía es un término muy utilizado por personas alrededor del mundo, la energía tanto solar como eléctrica son necesarias para la vida diaria, las cuales provienen de determinadas fuentes y se pueden transferir mediante determinados procesos, la cual satisface a las necesidades de nuestra sociedad. En el transcurso de los siglos, casi toda la energía utilizada por la humanidad se ha originado a partir de la radiación solar llegada a nuestro planeta. Un 96% de las necesidades energéticas del hombre han quedado satisfechas por la combustión de carburantes fósiles que representan energía química almacenada biológicamente durante la larga vida de la tierra

MARCO TEORICO

CALOR:

El calor se define como la transferencia de energía   térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio   térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

La energía calórica o térmica puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino  energía térmica. La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.

Unidades de Calor En el Sistema Internacional de Unidades se utiliza el Joule (J)

Además del Joule otra de las unidades que se emplea aún es la caloría, unidad que se deriva del concepto del calórico y se define como: La cantidad de calor que debe suministrarse a un gramo de agua para que su temperatura se eleve de 14.5 (°C) a 15.5 (°C).

TRANSFERENCIA DE CALOR

Por conducción:En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor

Por convección:Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

Por radiación:La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica.

TIPOS DE CALOR

Calor sensible: es aquel que un cuerpo o sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurran cambios en su estructura molecular, o sea, en su estado físico.

El calor absorbido o cedido depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como referencia la temperatura de 0 C. A mayor presión, mayor calor sensible y a menor presión, menor calor sensible.

Calor Latente:

El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.

Donde: CCCA<<

Q: Calor

M: masa

λ”: es una constante de proporcionalidad y se conoce como “entalpia de transformación”

EQUILIBRIO TÈRMICO:

Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor, y el sistema formados por esos cuerpos llega a su equilibrio térmico.

Por ejemplo, si tienes un recipiente con agua caliente, y otro con agua fría, a través de sus paredes se establecerá un flujo de energía calorífica, pasado un tiempo, la temperatura del agua en ambos recipientes se igualará (por obra de las transferencias de calor, en este caso del agua más caliente a la más fría, también por contacto con el aire del medio ambiente y por evaporación), pero el

Calor sensible= c*m∆T

equilibrio térmico lo alcanzarán cuando ambas masas de agua estén a la misma temperatura.

La cantidad de calor (Q) que gana o pierde un cuerpo de masa (m) se encuentra con la fórmula

Dónde:

Q: Es la cantidad de calor (que se gana o se pierde), expresada en calorías.

M: Es la masa del cuerpo en estudio. Se expresa en gramos

Ce: Es el calor específico del cuerpo. Su valor se encuentra en tablas conocidas.

Δt: Es la variación de temperatura = Tf − T0. Léase Temperatura final (Tf) menos Temperatura inicial (T0), y su fórmula es

OBJETIVOS GENERALES:

Analizar de qué manera reaccionan distintos materiales al exponerlos a un cambio de temperatura.. 

OBJETIVOS ESPECÌFICOS:

Analizar la temperatura en que un material calentado consigue el equilibrio al exponerse a un cambio de temperatura.

Determinar los calores específicos para cada material a partir de la temperatura de equilibrio obtenida.

Analizar los conceptos de calor específico, temperatura de equilibrio, calor cedido, calor absorbido etc. tratados durante esta experiencia.

Analizar los intercambios de calor que tienen lugar en el interior del vaso de lleno de agua

MATERIALES

Vasos de precipitados de 250 (ml)

Termómetros de bulbo con mercurio

o Cronómetro

Agua

Hervidor electrico

PROCEDIMIENTO

1. A cada vaso de precipitados se le agrega la misma cantidad de agua.

2. En uno de los vasos se introduce un termómetro y se registra el valor de la temperatura de la sustancia.

2. La jarra eléctrica se enciende, colocando el agua del vaso de precipitado

5. Se toma un tiempo de dos minutos y se realiza otra vez la lectura de temperatura del sistema y se retira el agua de la jarra eléctrica.

6. A continuación, se repiten los pasos anteriores con otro de los vasos de precipitado.

8. Se analiza la información obtenida.

Se cambia el agua de los vasos anteriores bajo el siguiente esquema: una masa en el Primero de 50 gramos, en el segundo una masa de 100 gramos y por último, en el tercer vaso una masa de 200 gramos.

1. Para el desarrollo se debe de contemplar el mismo tiempo para cada vaso, por decir 2 (min).

2. Con el agua de cada vaso a una misma temperatura inicial, se introducirá a la jarra eléctrica hasta los 2 (min)

3. En función de lo realizado, se analiza la información.

4. Con los dos eventos anteriores se tiene que llegar a una conclusión general de la relación existente entre el calor (Q) con respecto de la masa (m) y del cambio de la temperatura (ΔT)

Conclusiones:

Con la ayuda de los materiales pudimos comprobar la transferencia del calor que se da en cuerpos a distintas temperaturas

Es importantes saber usar los materiales del laboratorio para poder demostrar los distintos modos de transferencia de energía

Si tenemos cuerpos con distintas temperaturas puestos en contacto y luego de cierto tiempo alcanzan la misma temperatura, estamos hablando entonces de equilibrio térmico.

Sugerencias:

Debería de haber más materiales y equipos que nos permiten desarrollar mejor nuestro conocimiento en base a la termodinámica.

Contar con más horas de laboratorio Que los materiales y equipos sean utilizados a lo máximo por grupo de

3 para que todos puedan intervenir en su uso