e n e r g i a
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E N E R G I A
JAIME MAYHUAY CASTRO
UNIDAD V
ENERGÍA.
La energía es lo que hace posible que los cuerpos tengan la capacidad de realizar un trabajo.
Por energía entendemos, las diversas formas de movimiento e interacciones que se presenta en la naturaleza
En la naturaleza se presentan diversas interacciones simples y complejas que se dan entre los cuerpos , partículas y que produce diversas formas de movimiento como:
– El mecánico, – El molecular, – Los electrones del átomo, etc.
ENERGIA Y MATERIA
En el concepto de la física moderna, materia y energía son lo mismo: ENERGIA es la materia enrarecida. MATERIA es energía condensada.
E = Mc2
E : energía
M : masa
C: velocidad de la luz
Formas de energía.
a) ENERGÍA CINÉTICA: (EC) Esta asociada al movimiento de traslación y rotación. Depende de la masa del cuerpo y de su velocidad. Un auto que viaja a gran velocidad posee energía cinética.
Energía mecánica:b) ENERGÍA POTENCIAL(EP) depende de la ubicación del cuerpo. Ep = m x g x h
La energía potencial gravitatoria
• Es aquella energía que tienen los cuerpos en reposo, situados a cierta altura.
La energía elástica
Energía hidroeléctrica
• Electricidad generada por la energía del flujo de agua.
Energía eólica
• Es la energía del aire en movimiento.
Energía solar
Es obtenida del sol su calor o transformando sus rayos en electricidad. los calentadores solareslos paneles solares, los paneles fotovoltaicos
celdas solares transforman los rayos del sol en electricidad, la que se almacena en una batería.
Energía química
• Es aquella forma de energía que se obtiene generalmente de las reacciones químicas.• La combustión. que se libera un cantidad de
calor, la quema de combustibles (gasolina, petróleo, etc.).
Energía geotérmica
• El calor interno de la tierra. En algunos lugares las rocas y el agua subterráneas son muy calientes, se instalan cañerías para poderlos utilizar, con fines industriales y turísticos.
LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGIA
La energía se puede transformar de una forma a otra, así se puede observar que la energía eléctrica al llegar al filamento de la lámpara se transforma en energía luminosa
CALOR.
El calor es una forma de energía, esta presente cuando entre un cuerpo y el ambiente que lo rodea existe una diferencia de temperatura.
FUENTE DE CALOR
Naturales• El sol es la principal
fuente de calor natural. • ENERGIA LUMINOSA, ese
astro envía a la tierra ENERGIA TÉRMICA
• Hace posible la vida en nuestro planeta.
FUENTES DE ENERGIA
Artificiales.Pueden ser : Físicas. Rozamiento, choque, la corriente eléctrica a través de resistencia. - Químicas. Combustión.
CALOR
• El calor es una de las formas de energía. • Los cuerpos tienen molécula y están en
movimiento, teniendo por ello energía cinética. • El calor provoca en los cuerpos un aumento de
tamaño (dilatación), y si el calor alcanza valores lo suficientemente, provoca un cambio de su estado físico.
FORMULA
• El calor se puede calcular: Q = m Ce ΔT
Q: cantidad de calor que un cuerpo gana o pierde. ( cal) m: masa del cuerpo.(g) Ce: calor específico del cuerpo. Cal/g x °C ΔT = (Tf – Ti): diferencia de temperatura (°C) Tf: T. final. Ti: T. inicial.
CALOR ESPECIFICO (Ce)
• Representa la cantidad de calor que debe ganar o perder la unidad de masa de una sustancia con la finalidad de elevar o reducir su temperatura en un grado.
Calor específicos: SUSTANCIA cal / g°C Agua 1, 0 Aluminio 0,227 Hierro 0,113 Cinc 0,093 Cobre 0,093 Bronce 0,086
TEMPERATURA
• Se llama temperatura al nivel alcanzado por el calor de un cuerpo.
TERMÓMETRO
• Consta de un tubo de sección muy fina.
• En el interior se encuentra alcohol o mercurio; la dilatación de estos nos indican la temperatura en una escala graduada sobre el tubo.
LAS ESCALAS TERMOMÉTRICAS
se clasifican en: ESCALAS RELATIVAS: Son aquellas que toman como referencia, propiedades físicas del agua. son: Celsius (°C) y Fahrenheit (°F).
ESCALAS ABSOLUTAS: Son aquellas que toman como referencia al llamado cero absoluto y pueden ser: kelvin (K) y rankine (R).
ESCALAS MAS COMUNES• ESCENCIALMENTE SON CUATRO LAS ESCALAS
MAS UTILIZADAS: • * CENTIGRADA • * FAHRENHEIT * KELVIN * RANKINE
ESCALA CENTIGRADA
• PUNTO DE FUSION 0° C• PUNTO DE EBULLICION 100° C• Su escala tiene 100 divisiones y
cada división es un grado °C
Escala creada en por el sueco: Anders Celsius
ESCALA FAHRENHEIT
• Su punto de fusión es de 32° F• Su punto de ebullición es de 212° F• Su escala tiene 180 divisiones y
cada es una grado ° F
Creada en 1714 por el físico alemán DANIEL G. FAHRENHEIT
ESCALA KELVIN
• Su punto de fusión es 273° k• Su punto de ebullición es 373° k• En esta escala el 0°K es la
temperatura menor posible llamada CERO ABSOLUTO
Escala creada en el año de 1848 por: LORD KELVIN
ESCALA RANKINE
• Su punto de fusión es 492° R• Su punto de ebullición es 672° R• Su escala tiene 180 divisiones y
cada es una grado ° R
Escala Rankine creada por el ingeniero y físico escoces en el año de 1859:WILLIAM RANKINE
EFECTOS DEL CALOR.Variación de temperatura
Dilatación de los cuerpos
Cambio de estado físico.
DILATACIÓN DE LOS SÓLIDOS
Es el aumento de tamaño que experimentan los cuerpos al aumentar su temperatura.
La dilatación se produce al calentar un cuerpo, aumenta la velocidad con que se mueven sus moléculas, las cuáles se van separando unas de otras cada vez más, originando está separación el aumento del tamaño del cuerpo. Afecta a todos los cuerpos, cualquiera que sea su estado físico.
Tipos de dilataciónDilatación lineal. aumenta su longitud.
Dilatación superficial Afecta a la superficie de un cuerpo.
Dilatación cúbica. se dilata en todo su conjunto ( volumen)
APLICACIONES DE LA DILATACIÓN
1.- El zunchado de piezas para darles más resistencia y la colocación de llantas a una rueda son dos ejemplos de ellos. En ambos casos, el zuncho o la llanta se calientan, con lo que aumenta el tamaño y se puede colocar.
Después, al enfriar se contraen, y quedan comprimiendo al tubo o rueda, dándoles más consistencia.
APLICACIONES DE LA DILATACIÓN En las estructuras metálicas o construcción de calderos, el remachado de piezas se hace con los remaches. Al enfriarse la contracción presiona fuertemente a las piezas.
Hay que prevenir los efectos de la dilatación para que no sea causa de perjuicios.
Los rieles de un ferrocarril tienen separaciones cada cierto tramo, o juntas de dilatación, que permiten un libre movimiento de las fuerzas expansivas de la dilatación.
En los hornos, se dejan unos espacios entre los ladrillos, llamados juntas de dilatación, para compensar el tamaño que va a sufrir el ladrillo al dilatarse.
DILATACIÓN DE LOS LÍQUIDOS
Al calentar un líquido, éste aumenta de volumen de manera uniforme en toda su masa. (dilatación cúbica)El valor del coeficiente de dilatación de los líquidos es mayor que el de los sólidos; ya que debido a que los líquidos tienen una cohesión mucho menor, basta una pequeña elevación de temperatura para producir en ellos una dilatación apreciable.
Dilatación del agua.
El agua presenta la anomalía de que al calentarse desde 0°C hasta 4°C, en lugar de dilatarse, se contrae. A partir de los 4°C ya tiene una dilatación regular al aumentar la temperatura.
Debido a esa anomalía, el agua, tiene su máxima densidad a 4°C, lo que hace que en los mares, lagos y ríos, el agua que está en el fondo no tenga nunca una temperatura inferior a los 4°C.
Aplicaciones
La aplicación más importante de la dilatación de los líquidos se da en la construcción de termómetros. Se aprovecha para ello la dilatación uniforme que
CAMBIO DE ESTADO
• Uno de los efectos más importantes que el calor ejerce sobre los cuerpos es cambiarles su estado físico.
Así, como un cuerpo sólido se calienta, puede convertirse en un líquido. Un gas al enfriarse, puede convertirse en un líquido, etc.
CAMBIO DE ESTADO
• Los cambios de estado se clasificar en dos grupos: • progresivos (endotérmicos ). Absorber calor• regresivos ( exotérmicos). Desprender calor
CAMBIO DE ESTADO
• INICIAL FINAL CAMBIO PROCESO• Sólido Líquido FUSION Endotérmico• Líquido Sólido SOLIDIFICACION Exotérmico• Líquido Gas VAPORIZACIÓN Endotérmico• Gas Líquido LICUEFACCIÓN Exotérmico• Solido Gas SUBLIMACION Endotérmico• Gas Solido SUBLIMACION Exotérmico REGRESIVA
4.4. PROPAGACIÓN DEL CALOR.
La propagación del calor de un cuerpo a otro se puede hacer:
por conducción por convección por radiación
PROPAGACIÓN POR CONDUCCIÓN.
Cuando va pasando a través del cuerpo de molécula a molécula. Es usual en los sólidos.
Algunos, como los metales, son muy buenos conductores del calor.
MALOS CONDUCTORES DEL CALOR
• El corcho, la madera, la lana, el vidrio, el asbesto son malos conductores del calor.
APLICACIONES• Se aprovecha para múltiples fines prácticos. Los recipientes
destinados a producir vapor (calderas, utensilios de cocina) se hacen metálicos con objeto de que conduzcan bien el calor hasta el líquido que está en su interior.
APLICACIONES
Los cuerpos malos conductores se emplean para protegerse del frío. Por ejemplo en los países fríos, las ventanas se construyen con doble vidrio; el aire que queda entre ambos cristales, impide que salga el calor de la habitación y que este se enfríe.
Los abrigos se hacen de lana. Las botas para la nieve se forran de lana y algodón.
Propagación del calor por convección.
Se da en los fluidos (líquidos y gases). Se produce debido a los fluidos calientes tienen menos densidad. Debido a esta circunstancia, los líquidos y gases calientes tienden a subir, mientras que los fríos tienden a bajar.
APLICACIONES
La brisa del mar, los vientos periódicos, la calefacción central de los edificios, el tiro de la chimenea, la refrigeradora, el congelador se produce un movimiento convencional.
Propagación del calor por radiación.
Es cuando el calor pasa de un cuerpo a otro sin necesidad de la intervención de un medio transmisor. El cuerpo caliente emite ondas o radiaciones, que se van extendiendo por el espacio.
La propagación del calor del sol hasta la tierra se hace por radiación.
En una estufa el calor se propaga por radiación al medio que lo rodea.
APLICACIONES
• Los cuerpos de color negro son los que mejor absorben la radiación, asimismo son la que mejor lo irradian.
Los cuerpos de colores claros, brillantes son malos absorbentes del calor, estas superficies reflejan la radiación que incide en ellos.