Download - Energía calorífica
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
ENERGÍA CALORÍFICA
4.DBH 1
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
0. INTRODUCCIÓN• Calor forma de transferencia de energía, que
produce cambios• Hervir agua, fundir hielo, dilatar vías del tren• Siglo XVIII: calor se transforma en trabajo
mecánico (máquina de vapor)• Calor (Q) es energía en tránsito que pasa de
un cuerpo a otro cuando éstos están a distinta temperatura.
4.DBH 2
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
1. TEMPERATURA
• Magnitud que permite medir el frío o calor de un cuerpo (evitando subjetividad)
4.DBH 3
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
1.1- TEORÍA CINÉTICA• Sistemas materiales están formados por
partículas (moléculas, átomos o iones) que están en continuo movimiento
• Poseen energía cinética= ½ mv2
4.DBH 4
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
1.1- TEORÍA CINÉTICA
• Energía cinética y su relación con la Tª– Si las partículas se mueven muy deprisa, las
partículas tienen mayor energía cinética y el cuerpo se encuentra a Tª elevada
– Si se mueven despacio, tendrán menor energía cinética y estará a Tª baja
4.DBH 5
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
1.2- EQUILIBRIO TÉRMICO
• Si dos cuerpos que tienen distinta temperatura se ponen en contacto:– Ambos adquirirán la misma Tª (Tª de equilibrio)– Alcanzan el equilibrio térmico (= energía cinética)
4.DBH 6
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
1.3- TERMÓMETROS. ESCALAS
• Termómetros miden Tª• Su funcionamiento se basa en:– Algunas propiedades de los cuerpos cambian al
variar su temperatura (termómetro de Hg)– Dos cuerpos en contacto adquieren la misma
temperatura
4.DBH 7
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
1.3- TERMÓMETROS. ESCALAS• La escala termométrica más habitual es la
escala Celsius o centígrada. Su unidad es el grado Celsius.
• La escala Kelvin o absoluta se emplea más en ámbitos científicos. Utiliza el grado Kelvin como unidad. – A -273ºC las partículas de la materia carecen de
movimiento térmico, por tanto no tiene sentido una temperatura inferior
T (ºK)= T (ºC) + 2734.DBH 8
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• Calor es el proceso de transferencia de energía de un cuerpo a otro como consecuencia de la diferencia de Tª entre ellos
• Se mide en julio (S.I.) o calorías• 1caloría= 4,18 julios• Caloría cantidad de calor necesario para
elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua
4.DBH 9
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• Mecanismos de transferencia de calor• Conducción:
– propagación calorífica sin desplazamiento de materia.
– partículas del cuerpo que reciben energía se mueven con mayor rapidez y transmiten esta energía mediante choques a las restantes partículas del cuerpo. (en metales)
4.DBH 10
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
CONDUCCIÓN
4.DBH 11
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• Convección – es la propagación calorífica mediante desplazamiento de
materia. – se produce fundamentalmente en los fluidos– las partes del fluido que reciben energía aumentan de
volumen se vuelven menos densas y ascienden. – las partes frías son más densas y bajan ocupando las zonas
libres hasta que la temperatura se iguala.
4.DBH 12
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
CONVECCIÓN
4.DBH 13
http://laplace.us.es/wiki/images/0/05/Conveccion.gif
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• Radiación – es la propagación calorífica a través de ondas
electromagnéticas sin necesidad de ningún medio material– todos los cuerpos radian y absorben energía a cualquier
temperatura– cuando la Tª de un cuerpo alcanza un determinado valor
se pone incandescente e irradia energía luminosa. – (energía que procede del sol)
4.DBH 14
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
RADIACIÓN
4.DBH 15
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4.DBH 16
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
3.CAPACIDAD CALORÍFICA
• Dos cuerpos de diferente material pero igual masa se ponen en contacto con el mismo foco calorífico, experimentan incrementos de Tª diferentes.
• Poseen distinta capacidad calorífica.
4.DBH 17
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
3.CAPACIDAD CALORÍFICA• Calor específico, ce , de
una sustancia es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de un kilogramo de dicha sustancia. Se mide en J/kg ºK
Q= m ce ΔT =
m ce (T final- T inicial)4.DBH 18
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
3.CAPACIDAD CALORÍFICA
4.DBH 19
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
• Uno de los efectos causados por el aumento (o disminución) de la temperatura es el cambio agregación (cambio de estado) de la materia.
• Los cambios de estado que absorben calor reciben el nombre de cambios de estado progresivos.
• Los cambios de estado que necesitan que la sustancia se enfríe (desprenda calor) reciben el nombre de cambios de estado regresivos.
4.DBH 20
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
4.DBH 21
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
4.DBH 22
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
4.DBH 23
• La partículas de sólido pueden vibrar• Si reciben energía se incrementa su Ec y por
tanto tambien ↑su Tª• En un momento el sólido se transforma en
líquido• En el cambio de estado no se produce ↑ de Tª• La energía no se está empleando en aumentar la
energía cinética de las moléculas, sino en romper enlaces entre ellas.
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
4.DBH 24
• Al completar el cambio de estado si aumentamos la Tª– ↑ la Ec y la agitación de la partículas– La velocidad es grande y las partículas escapan de
la superficie líquida– Cambia a estado gaseoso
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO• Calor latente o calor de
transformación
– Q= m L– cantidad de calor que hay
suministrar a 1 kg de una sustancia para que cambie de estado.
– En el S. I el calor latente se expresa en J (ó kJ)/kg.
– Calor latente de fusión Lf
– Calor latente de vaporización Lv
4.DBH 25
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
• Cada sustancia tiene (a una presión dada) unas – Temperaturas de fusión – Temperatura de
ebullición características• Pueden servir para su
identificación
4.DBH 26
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
4.DBH 27
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
5. VARIACIÓN DE Tª. DILATACIÓN
4.DBH 28
• Las partículas de los sólidos vibran alrededor de posiciones fijas
• Al aumentar la Tª la vibración se hace mayor y las partículas se separan entre sí, produciendo un aumento del tamaño del cuerpo. Dilatación
• Ej: grietas que aparecen en las carreteras durante el verano o por el termómetro cuando tomas la Tª.
• La materia se dilata tanto en estado sólido, como en estado líquido o gaseoso.
Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola
5. VARIACIÓN DE Tª. DILATACIÓNΔL= α L0 (Tf - Ti)
• α se llama coeficiente de dilatación lineal y es característica de cada sustancia.
• La variación de volumen se expresa mediante la fórmula:
ΔV= γ V0 (Tf - Ti)
siendo γ= 3α 4.DBH 29