calor 8º

INTERACCIONES TÉRMICAS

ACTIVIDAD 1: CONCEPCIONES PREVIAS

NB6

1. ¿TEMPERATURA ES SINÓNIMO DE CALOR?

…………………………………………………………………….

…………………………………………………………………….

2. ¿SI AUMENTAMOS LA TEMPERATURA DE UN CUERPO AUMENTA SU CANTIDAD DE CALOR?

…………………………………………………………………….

…………………………………………………………………….

3. ¿PUEDE UN CUERPO ENTREGAR FRÍO?

…………………………………………………………………….

…………………………………………………………………….

4. LA TEMPERATURA QUE REGISTRA UN TERMÓMETRO ¿DEPENDE DEL TIEMPO DE CONTACTO ENTRE EL TERMÓMETRO Y EL CUERPO?

EL CALOR ES UNA MANIFESTACIÓN DE ENERGÍA , EN CAMBIO LA Tº INDICA EL GRADO DE AGITACIÓN DE LAS PARTÍCULAS.

UN CUERPO NO TIENE CALOR, YA QUE ÉDSTE ES ENERGÍA QUE SE TRANSFIERE DE UN CUERPO A OTRO. EL CALOR ES FLUJO DE ENERGÍA, NO ENERGÍA QUE SE CONTIENE.

EL FRÍO ES SOLAMENTE UNA SENSACIÓN TÉRMICA. AL ENTREGAR CALOR SENTIMOS LA SENSACIÓN DE FRÍO.

EL TERMÓMETRO REQUIERE DE UN TIEMPO MÍNIMO DE CONTACTO PARA LOGRAR EL EQUILIBRIO TÉRMICO. UNA VEZ ALCANZADO ÉSTE, LA Tº NO SEGUIRÁ VARIANDO

ACTIVIDAD 2

ANALIZAR LAS SIGUIENTES SITUACIONES:

CUANDO EL AGUA CONTENIDA EN UN

RECIPIENTE EN CONTACTO CON EL AIRE SE

ENFRÍA, ¿ QUÉ LE OCURRE A LAS PARTÍCULAS

QUE HAY EN EL AIRE?, ¿CÓMO SE MUEVEN?

SI DEJAMOS UNA TAZA DE CAFÉ CALIENTE

ENCIMA DE UNA MESA QUE ESTÁ A UNA

TEMPERATURA AMBIENTE DE 21ºC, ¿CUÁL SERÁ

LA TEMPERATURA DE LA TAZA DE CAFÉ

DESPUÉS DE UNA HORA?.

SI LA DEJAMOS ALLÍ 2 DÍAS, ¿DISMINUIRÁ MÁS

SU TEMPERATURA?

NB6

CALOR Y TEMPERATURA

• Cuando nos hablan de calor, generalmente lo asociamos a temperatura.

NB6

• Pero, ¿qué es la temperatura?

• ¿Qué es el calor?

CALOR Y TEMPERATURA

NB6

• La temperatura.– Es una magnitud física

descriptiva de un sistema en donde hay transferencia de calor.

• El calor.– Es la energía que se

transfiere de un objeto a otro, debido a una diferencia de temperatura.

CALOR Y TEMPERATURA

NB6

NOCIÓN DE TEMPERATURA

NB6

AGUA FRÍA

CUANDO DOS CUERPOS A DISTINTA TEMPERATURA SE PONEN EN CONTACTO (CONTACTO TÉRMICO) TERMINAN IGUALANDO SUS TEMPERATURAS (EQUILIBRIO TÉRMICO)

TEMPERATURA ES LA PROPIEDAD COMÚN A LOS CUERPOS QUE SE ENCUENTRAN EN EQUILIBRIO TÉRMICO

NOCIÓN DE TEMPERATURA

NB6

LA TEMPERATURA SE MIDE CON TERMÓMETRO

EL TERMÓMETRO ALCANZA EL EQUILIBRIO TÉRMICO CON LA SUSTANCIA

Y NOS INDICA LA TEMPERATURA DE DICHA SUSTANCIA

NB6

PROPIEDAD DE UN OBJETO QUE NO DEPENDE DEL NÚMERO DE PARTÍCULAS

QUE TENGA.

INDICA EL GRADO DE AGITACIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE UNA SUSTANCIA

Sólo depende de la Energía Cinética Media de las moléculas que forman el objeto.

LA ENERGÍA CINÉTICA ES LA QUE POSEEN LOS CUERPOS EN

MOVIMIENTO, ES DECIR, LOS CUERPOS QUE TIENEN

VELOCIDAD.

NOCIÓN DE TEMPERATURA

SEGÚN LA TEORIA CINÉTICO-MOLECULAR

PARTÍCULAS DE CUERPO CALIENTE POSEEN EN PROMEDIO MÁS ENERGÍA

CINÉTICA QUE PARTÍCULAS DE

CUERPO FRÍO.

ENERGIA Y TEMPERATURA

TEMPERATURA Y CALOR

NB6

MOVIMIENTO TÉRMICO DE LAS PARTÍCULAS

LAS SUSTANCIAS ESTÁN COMPUESTAS DE PARTÍCULAS QUE POSEEN UN MOVIMIENTO DESORDENADO: AGITACIÓN TÉRMICA O MOVIMIENTO TÉRMICO

CONCEPTO DE TEMPERATURA SEGÚN LA ENERGÍA CINÉTICA

NB6

Las partículas del gas son muy pequeñas comparadas con la distancia que las separa

Las partículas están en continuo movimiento, chocando entre sí y contra las paredes.

Las partículas se mueven en todas direcciones con distintas velocidades

La teoría cinética explica que la temperatura es directamente proporcional a la Energía Cinética Media de traslación por partícula.

ENERGÍA TÉRMICA Y ENERGÍA INTERNA

NB6

LA AGITACIÓN TÉRMICA HACE QUE CADA PARTÍCULA DE UN CUERPO POSEA UNA ENERGÍA CINÉTICA. LA SUMA DE LA ENERGÍA CINÉTICA DE TODAS LAS PARTÍCULAS SE DENOMINA ENERGÍA TÉRMICA DEL CUERPO

LA SUMA DE TODAS LAS ENERGÍAS QUE POSEA UN CUERPO, INCLUIDA LA TÉRMICA, SE LLAMA ENERGÍA INTERNA DEL CUERPO

NB6

CONCEPTO DE TEMPERATURA SEGÚN LA ENERGÍA CINÉTICA

Todas las partículas que componen el agua están en continuo movimiento… pero las del

cuerpo caliente poseen en promedio más Energía Cinética que las del cuerpo frío.

MEDIDA DE LA TEMPERATURA

NB6

LOS TERMÓMETROS

DE MERCURIO - DE ALCOHOL

TERMÓMETRO: Instrumento que mide la temperatura

ESCALAS TERMOMÉTRICAS: ESCALA CELSIUS

NB6

ESCALA CELSIUS (ºC) : Fue establecida por ANDERS CELSIUS, en 1741Usó una mezcla de Agua con Amoníaco.

Utiliza dos temperaturas de referencia : “PUNTOS FIJOS”

Fusión del hielo Ebullición del agua

SE DIVIDE EL INTERVALO EN 100 PARTES SIENDO CADA UNA DE ELLAS 1ºC

ESCALAS TERMOMÉTRICAS: ESCALA FAHRENHEIT

NB6

ESCALA FAHRENHEIT (ºF) : Fue establecida por DANIEL FAHRENHEIT, en 1724

Utiliza los mismos Puntos Fijos que la Escala Celsius pero les otorga los valores 32 y 212, dividiendo el intervalo en 180 partes, siendo cada una, 1ºF

Fusión del hielo Ebullición del agua

ESCALAS TERMOMÉTRICAS: ESCALA ABSOLUTA

NB6

ESCALA ABSOLUTA O KELVIN (K): Fue establecida por WILLIAM THOMSON, en 1848

SITÚA EL 0K EN LA TEMPERATURA A LA QUE LAS MOLÉCULAS DE UN CUERPO

NO POSEEN ENERGÍA CINÉTICA.

KELVIN (K) ES LA UNIDAD DE T° EN EL SISTEMA INTERNACIONAL (S.I) Y USADA EN

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

DETERMINACIÓN ESTADÍSTICA DEL CERO ABSOLUTO

EQUIVALENCIAS ENTRE ESCALAS TERMOMÉTRICAS

EQUIVALENCIAS ENTRE ESCALAS TERMOMÉTRICAS

FENÓMENO T(°C) T(K) T(°F)

PUNTO DE FUSIÓN DEL HIELO

0 273 32

PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA

100 373 212

NB6

CALOR

NB6

ES UNA FORMA DE ENERGÍA

EQUILIBRIO TÉRMICO

22°C 22°C

DOS CUERPOS EN CONTACTO QUE TIENEN IGUAL TEMPERATURA ESTÁN EN EQUILIBRIO TÉRMICO

TEMPERATURA Y CALOR

NB6

32°C 20°C

CONTACTO TÉRMICOCONTACTO DE 2 CUERPOS QUE

TIENEN DISTINTA TEMPERATURA

EL CUERPO MÁS CALIENTE SE ENFRÍA

EL CUERPO MÁS FRÍO SE CALIENTA

HASTA QUE LOGRAN EL EQUILIBRIO TÉRMICO

NB6

TEMPERATURA Y CALOR

CALOR Y TEMPERATURA

CALOR (Q) = ENERGÍA NETA TRANSFERIDA ENTRE CUERPOS EN CONTACTO TERMICO.

ENERGÍA EN TRANSICIÓN

CALOR TRANSMITIDO = ENERGÍA TRANS- FERIDA DE UN CUERPO A OTRO

CALOR LIBERADO = ENERGÍA TRANSFERIDAPOR UN CUERPO AL ENTORNO

CALOR ABSORBIDO = ENERGÍA RECIBIDA POR UN CUERPO DE

OTRO CUERPO O DEL ENTORNO.

NB6

CANTIDAD DE CALOR

UNIDAD S.I.: JOULE (J)

UNIDAD USADA: Caloría (cal)

Cantidad de Calor que debe transmitirse a 1(g) de agua

para que eleve su T°En 1°C

1(J) = 0,24(cal)

1(cal) = 4,2(J)

NB6

EQUILIBRIO TÉRMICO

NM2

DOS SUSTANCIAS SE ENCUENTRA A DISTINTA Tº: TA TB

SI SE PONEN EN CONTACTO FÍSICO

CONTACTO TÉRMICO

¿QUÉ OCURRE A PARTIR DE ESE INSTANTE?

CALOR

TA = TB

¿RESULTADO?

EQUILIBRIO TÉRMICO

CALOR = ENERGÍA TRANSFERIDA

NM2

¿QUÉ REPRESENTA EL GRÁFICO?

TEMPERATURA DE EQUILIBRIO

TÉRMICO

CONCEPTOS DE CALOR

CALOR (Q) = ENERGÍA NETA TRANSFERIDA ENTRE CUERPOS EN CONTACTO TÉRMICO.

ENERGÍA EN TRANSICIÓN

NM2

ENERGÍA RECIBIDA POR UN CUERPO DE OTRO

CUERPO O DEL ENTORNO

ENERGÍA TRANSFERIDA DE UN CUERPO A OTRO

CALOR TRANSMITIDO

CALOR ABSORBIDO

ENERGÍA TRANSFERIDA POR UN CUERPO AL

ENTORNO

CALOR LIBERADO

CALORSENSIBLE

EL QUE PRODUCE CAMBIO DE

TEMPERATURA

ENERGÍA INTERNA Y CALOR

ENERGÍAINTERNA

SUMA DE E. CINÉTICA Y

E. POTENCIAL

AL RECIBIR CALOR U OTRA

FORMA DE ENERRGÍA

CALOR = VARIACION DE ENERGÍA INTERNA Q =

Ei

es aumenta

NM2

¿QUÉ OCURRE CON Q DE UN SISTEMA QUE:

- PIERDE Ei ?

- GANA Ei ?

Q ES NEGATIVO

Q ES POSITIVO

CANTIDAD DE CALOR Q

UNIDAD S.I.: JOULE (J)

UNIDAD USADA: Caloría (cal)

Cantidad de Calor que debe transmitirse a 1(g) de agua

para que eleve su T°en 1°C

1(J) = 0,24(cal) 1(cal) = 4,2(J)

NM2

¿CUÁNTOS (J) HAY QUE TRANSMITIRLE A 1 LITRO DE AGUA PARA QUE AUMENTE SU TEMPERATURA DE 20ºC A 60ºC?

SI UNA TAZA CON 200g DE AGUA A 80ºC , EN SU CONTACTO CON EL AIRE, SE ENFRÍA DE MODO QUE SU TEMPERATURA

DISMINUYE A 20ºC; ¿CUÁNTO CALOR LIBERÓ EL AGUA?

1,68 x 105 (J)

-12 (Kcal) = -5,04 x 104 (J)

ESCRIBA LA FÓRMULA QUE UTILIZÓ

CANTIDAD DE CALOR Q

NM2

CALOR ESPECÍFICO

(c)

CANTIDAD DE CALOR NECESARIA PARA CAMBIAR EN 1ºC LA

TEMPERATURA DE LA UNIDAD DE MASA DE UNA SUSTANCIA

¿CUÁL ES EL CALOR ESPECÍFICO c DEL AGUA?

1 (cal/g ºC) = 4200 (J/Kg ºC)

CALOR ESPECÍFICO DE ALGUNAS SUSTANCIAS

SUSTANCIA c(cal/g ºC) c(J/Kg ºC)

AGUA 1 4200

ALUMINIO 0,22

COBRE 0,094

MERCURIO 0,033

PLATA 0,056

PLOMO 0,031

HIERRO 0,115

HIELO 0,55

1. COMPLETAR EL CUADRO

2. PARA MASAS IGUALES, ¿A CUÁL DE LAS SUSTANCIAS HAY PROPORCIONARLE MÁS ENERGÍA PARA QUE AUMENTE SU Tº

EN 10ºC?. Y ¿A CUÁL MENOS?

924

395

139

235

130

483

2310

CANTIDAD DE CALOR Q

NM2

PARA VARIAR LA Tº DE UN CUERPO, ¿DE QUÉ FACTORES DEPENDE LA CANTIDAD DE CALOR Q QUE SE REQUIERE?

1. DEL CAMBIO DE Tº (Tº) QUE SE QUIERE LOGRAR.2. DE LA MASA m DEL CUERPO.

3. DEL MATERIAL DEL QUE ESTÁ HECHO EL CUERPO, A TRAVÉS DE SU CALOR ESPECÍFICO c.

CORRIJA LA FORMULA QUE ANTES ESCRIBIÓ PARA EL CASO DEL AGUA. ¿CÓMO QUEDA?

Q = m c Tº

¿QUÉ CANTIDAD DE CALOR HAY QUE ENTREGARLE A :

a) 100 g DE COBRE PARA QUE AUMENTE SU Tº DE 30ºC A 120ºC?

b) 800 g DE ALUMINIO PARA QUE AUMENTE SU Tº DE 10ºC A 70ºC?

c) 5 Kg DE HIERRO PARA QUE AUMENTE SU Tº EN 50K?

a) 846 (cal) = (J)

b) (cal) = 44352 (J)

c) 120750 (J) = (cal)

CANTIDAD DE CALOR Q

NM2

EN 2 Kg DE AGUA A 20ºC SE DEPOSITA UN TROZO DE COBRE DE 800 g, A 100ºC. SI EL SISTEMA ESTÁ TÉRMICAMENTE

AISLADO, ¿A QUÉ Tº SE LOGRARÁ EL EQUILIBRIO TÉRMICO?

EN ½ LITRO DE AGUA A 10ºC SE DEPOSITA UN TROZO DE HIERRO DE 600 g, A 80ºC. ¿CUÁL SERÁ LA Tº DE EQUILIBRIO TÉRMICO SI EL SISTEMA ESTÁ TÉRMICAMENTE AISLADO?

AYUDA: 1)¿CUÁL SUSTANCIA CEDE O TRANSMITE CALOR?. EN ESTE CASO, ¿GANA O PIERDE ENERGÍA?. POR LO TANTO, DICHA CANTIDAD DE

CALOR, ¿DEBE CONSIDERARSE POSITIVA O NEGATIVA?

2)COMO EL SISTEMA ESTÁ TÉRMICAMENTE AISLADO, ¿CÓMO ES LA CANTIDAD DE CALOR CEDIDA POR EL CUERPO QUE USTED INDICÓ COMPARADA CON LA CANTIDAD QUE CALOR QUE RECIBE EL OTRO

CUERPO?

NM2

CONDUCCIÓN DEL CALOR¿QUÉ SIGNIFICA QUE UN MATERIAL TENGA

MAYOR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA QUE OTRO?, ¿INFLUIRÁ EN LA TEMPERATURA QUE ALCANZA,

EN LA RAPIDEZ CON QUE SE PROPAGA O EN AMBAS?

¿QUÉ SE ENTIENDE POR :

A)ENLACE?

B)ENLACE COVALENTE?

C)ENLACE IÓNICO?

D)ENLACE METÁLICO?

¿A QUÉ TIPO DE ENLACE(S) CORRESPONDE LOS:

A) CONDUCTORES TÉRMICOS?

B) AISLANTES TÉRMICOS?

NM2

CONDUCCIÓN DEL CALORVALORES DE COEFICIENTE DE

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, EN ( Cal/cm s °C)

•AGUA : 0,00015

•AIRE : 0,000057

•ALUMINIO: 0,49

•COBRE : 0,90

•CORCHO : 0,0004

•HIERRO : 0,15

•PLOMO : 0,083

•PLATA : 1,01

•VIDRIO : 0,02

POR CONVECCIÓN

CONVECCIÓN

MOVIMIENTO DE SUSTANCIA DE UN LUGAR A OTRO

EN GASES Y LÍQUIDOS

MOVIMIENTO GLOBAL DEL FLUIDO FORMA CORRIENTES DE CONVECCIÓN.

(Ejs.:……………, ………….., ………. )

DIFERENCIA DE TEMPERATURA PROVOCA DIFERENCIAS DE

DENSIDAD QUE INFLUYEN EN EL DESPLAZAMIENTO DE MASAS.

POR RADIACIÓN

RADIACIÓN DEL CALOR

TRANSMISIÓN A DISTANCIA

RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA QUE PUEDE VIAJAR POR EL VACÍO

CALOR RADIANTE ES RADIACIÓN INFRARROJA

NO ES ABSORBIDO POR EL AIRE

TODOS LOS CUERPOS EMITEN ENERGÍA RADIANTE