física 2
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ndice
Captulo 1 La energa 5
Captulo 2 Fuentes de energa 15
Captulo 3 Actividades complementarias Transformaciones de la energa 27
La energa y sus transformacionesUnidad I
Captulo 1 Temperatura 30
Captulo 2 Calor 38
Captulo 3 Transmisin del calor 48
Captulo 4 Efectos del calor 57
Captulo 5 Actividades complementarias Transmisin del calor 66
Captulo 6 Repaso 68
Temperatura y calorUnidad II
Captulo 1 Los fluidos y sus propiedades 75
Captulo 2 Presin y densidad 84
Captulo 3 Presin hidrosttica 94
Captulo 4 Actividades complementarias La presin hidrosttica 104
Captulo 5 Presin atmosfrica 106
Captulo 6 Principio de Arqumedes 116
Captulo 7 Actividades complementarias Principio de Arqumedes 126
Captulo 8 Repaso 128
Fluidos en reposoUnidad III
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Fsica
Captulo 1 La luz 218
Captulo 2 Reflexin y refraccin de la luz 228
Captulo 3 Actividades complementarias reflexin y refraccin de la luz 238
Captulo 4 Repaso 242
pticaUnidad VI
Captulo 1 Los imanes 192
Captulo 2 Electromagnetismo 202
Captulo 3 Actividades complementarias Fenmenos magnticos 213
MagnetismoUnidad V
Captulo 1 Carga elctrica 133
Captulo 2 Electrizacin de un cuerpo 141
Captulo 3 Electrosttica 153
Captulo 4 Actividades complementarias Electrizacin por frotamiento 162
Captulo 5 Electrocintica 166
Captulo 6 Circuitos elctricos 175
Captulo 7 Actividades complementarias La resistencia elctrica 183
Captulo 8 Repaso 187
ElectricidadUnidad IV
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Aprendizajes esperados
Comprensin de la informacin
Comprenderelconceptodeenergaysuimportanciaenlavidadiaria.
Identificaryanalizarlosdiferentestiposdeenerga.
Conocerlaimportanciadelaenergaeneldesarrollodelasociedad.
Elaborarcuadroscomparativosdelasfuentesdeenerga.
Indagacin y experimentacin
Aplicarlospasosdelmtodocientficoaunexperimentosobreenerga.
Investigarsobrelasfuentesalternasdeenerga.
La energa y sus transformaciones
UNIDAD I
Hoy en da, las fbricas producen la mayora de productos que empleamos o consumimos. Estas necesitan de una gran cantidad de energa para el funcionamiento de sus maquinarias. Antiguamente se empleaba el carbn, hoy se emplea el petrleo, pero este en su combustin contamina el medioambiente. Pero, qu es la energa? De dnde se obtiene? Es ilimitada? Estas y otras interrogantes se resolvern en
esta unidad.
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Unidad I
La energa1
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Unidad I
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Concepto de energaEslacapacidaddeuncuerpopararealizarunaaccin,unmovimientoountrabajo(transmitirmovimiento).
Launidaddeenergaenelsistemainternacionaleseljoule(J).
Lapalabraenergaprovienededosvocablosgriegos:enyergon,quesignificanenaccin.
Laenergasemanifiestaenloscambiosfsicos,porejemplo,alelevarunobjeto,transportarlo,deformarloocalentarlo.
La energa est presente tambin en los cambios qumicos, como en la quema de madera o en ladescomposicindelaguamediantecorrienteelctrica.
Tipos de energaLa energa puedemanifestarse de diferentesmaneras: en forma demovimiento (cintica), de posicin(potencial),decalor,deelectricidad,deradiacioneselectromagnticas,etc.
Segnseaelproceso,laenergasedenomina
energacintica.
energapotencial.
energamecnica.
energatrmica.
energaelctrica.
energaradianteosolar.
energanuclear.
energaqumica.
energasonora.
E mV21
c2=
Los blidos de frmula uno poseen energa cintica
Hay que aportarenerga para hacer
rodar la piedrahacia arriba.
La piedra en lo altode la pendiente tieneuna mayor energa
potencial
La piedra liberasu energa cuando
desciende a unnivel inferior.
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Un arco tensado
tiene energa potencial elstica
El deportista posee energa
cintica y potencial
gravitatoria, por lo tanto
tiene energa mecnica
El agua hirviendo posee energa trmica.
La descarga de una nube produce un rayo que contiene
alta energa elctrica.
La energa solar se puede
convertir en energa elctrica gracias a
los paneles solares.
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Unidad I
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Planta de energa nuclear
En una reaccin qumica se
libera energa
Sabas que... Segnunestudiopublicadoen2007porelWorld Energy Council,para
elao2100el70%delaenergaconsumidasersolar.
Unareaccinnuclearliberaunagrancantidaddeenerga,resultamilvecesmsenergticaqueunareaccinqumica.
1
Al tocar un violn produce energa sonora.
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Algunas plantassirven como combustible(lea y carbn vegetal).
Plantas y animalesalimentan al hombre.
Las fbricas funcionancon carbn,
petrleo y electricidad.
Las centrales elicasaprovechan la
energa del vientopara obtenerelectricidad.
El agua de lasrepresas muevelos generadoresde electricidad.
Los autos yotros vehculosfuncionan con
derivadosdel petrleo.
Los restosfsiles de algunos animalesmarinos forman petrleo, quealmacenan laenerga queaquellostomaron de las plantas.Con petrleose generaelectricidad.
Los rayos solarescalientan la
atmsfera, evaporanlos mares y los ros,y forman las nubes
y las lluvias.
Los hervborosse alimentan de plantas.
Los restos de plantasfsiles forman carbn
mineral.
Las clulasfotoelctricas
de ciertascalculadorasy edificios
transformanla luz en
electricidad.
Dentro del Sol, enormes presiones comprimen los tomos de hidrogno,que se convierten en helio y liberan
mucha energa.
Si desaparece el Sol, la vidaen la Tierra no continuara.
Las pilashechas enfbricas
producencorrienteselctricas.
Ciclo de la energa
Las plantas usan laenerga solar para
convertir el agua y eldixido de carbono delaire en azcares y en oxgeno (fotosntesis)
La luz y los aparatos que funcionan con corrienteelctrica (audios, heladeras, etc.).
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Sntesis
que nos indica se manifiesta en
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
La palabra energa proviene de losvocablos griegos en y ergon, que juntossignificanconvelocidad.
Segnelsistemainternacional,launidaddelaenergaeseljoule.
La energa elctrica se genera por loselectronesenmovimiento.
Laenerganucleareslaalmacenadaenlosncleosdelostomos.
Laenergaqumicaes laprovenientedelSol.
Laenergatrmicaproducecambiosenlatemperaturadeuncuerpo.
2. Completaadecuadamente.
Laenergaeslacapacidadderealizaruna o .
Lapalabraenergasignificaen .
Uncuerpoenmovimientoposeeenerga .
Losresortesestiradosocomprimidosposeenenerga .
Energa eslaqueposeenloscombustibles.
Laenergasonorasedebeala delcuerpo.
3. Relacionacorrectamente.
I. EnergaprovenientedelSol.
II. Energaproducidaporloselectronesenmovimiento.
III. Energadebidoalmovimientodelaspartculasdeuncuerpo.
a) elctrica
b) trmica
c) solar
d) cintica
I. II. III.
F
V
V
F
V
accin
accion
cinetica
potencial
qumica
trabajo
vibracin mecnica
c
A
B
V
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Unidad I
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Aplicacin de la informacin
1. Un coche de la montaa rusa sigue el camino mostrado. Indica verdadero (V) o falso (F), segncorresponda.
B
A
I. LaenergacinticadelcocheAesigualalaenergacinticadeB.
II. LaenergapotencialgravitatoriadeAesmenorquelaenergapotencialdeB,respectoalpiso.
III. LaenergacinticadelcocheAesmayorquelaenergacinticadeB.
a) VVF b) FVV c) FVF d) VFF e) FFV
2. Quenergacinticatieneunapelotade0,8kgdemasaquellevaunavelocidadde20m/s?
a) 120J b) 150J c) 160J d) 60J e) 90J
3. Conquvelocidadsedebelanzarunamasade3kgparaqueadquieraunaenergacinticade2400J?
a) 20m/s b) 25m/s c) 30m/s d) 35m/s e) 40m/s
4. Paraqueunabalade200gpuedaatravesarunbloquedemadera,laenergacinticamnimarequeridaesde250J.Conquvelocidadlabalaatravesarelbloquedemadera?
I. 40m/s
II. 50m/s
III. 60m/s
a) todas b) soloIII c) soloIId) IyIII e) ningunaessuficiente
5. Quenergapotencialadquiereunamasade8kgalserelevada4m?(g=10m/s2)
a) 320J b) 250J c) 32J d) 160J e) 400J
6. Siunamasade4kgsesueltadesdeunaalturade20m,quenergapotencialgravitatoria tendrrespectodelpiso,cuandohadescendido8m?(g=10m/s2)
a) 240J b) 300J c) 320J d) 480J e) 800J
7. Hastaqualturasedebeelevarunamasade40kgparaadquirirunaenergapotencialde14000J?(g=10m/s2)
a) 15m b) 22m c) 30m d) 35m e) 40m
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
La temperatura depende de la masa delcuerpo.
SegnelS.I. launidaddelatemperaturaeselCelsius.
Los artefactos creados por el hombrepuedenfuncionarsinenerga.
La energa sonora se produce por lavibracindeuncuerpo.
Laenergatrmicaproducecambiosenlatemperaturadeuncuerpo.
2. Completaadecuadamente.
LaunidaddelaenergaenelS.I.esel ysusmboloes .
Lapalabraenergaprovienedelosvocablosgriegos y quesignifican
Cuandoloselectronespasanporunconductorposeenenerga .
Losresortesestiradosocomprimidosposeenenerga .
Laenerga eslaqueposeenloscombustibles.
Alaenergasolartambinseleconocecomoenerga .
Laenergasonorasedebeala delcuerpo.
Alelevaruncuerpohastaciertaalturaestealmacenaenerga .
3. Relacionacorrectamente.
I. Energaqueposeenloscombustiblesylosalimentos.
II. Energaproducidaporlasvibracionesdeuncuerpo.
III. Energadebidoalmovimientodelaspartculasdeuncuerpo.
a) sonora
b) trmica
c) qumica
d) solar
I. II. III.
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Aplicacin de la informacin
1. Determinalaenergacinticadeunamasade6kgqueposeeunavelocidadde15m/s.
a) 125J b) 225J c) 450Jd) 2250J e) 675J
2. Quenergacinticatieneunatletade60kgdemasaquellevaunavelocidadde10m/s?
a) 1500J b) 1800J c) 2400Jd) 3000J e) 3600J
3. Unamasade8kgposeeunaenergacinticade1024J.Determinalaenergacinticadeotramasade5kgqueposeeeldobledevelocidadquelaprimeramasa.
a) 2560J b) 2250J c) 1540Jd) 1840J e) 1530J
4. Un ladrillodeconstruccin tieneunamasade2kg.Sieselevadohastaunaalturade4,5m,quenergapotencialgravitatoriaadquiere?(g=10m/s2)
a) 900J b) 90J c) 180Jd) 120J e) 150J
5. Unamasade6kgeslanzadaconunavelocidadde240m/s.Aqualturasedebeelevarlamasaparaquelaenergapotencialgravitatoriatengaelmismovalorquelaenergacintica?(g=10m/s2)
a) 1520m b) 1440m c) 2880md) 3620m e) 4240m
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigasobrelosusosdelaenergasolarcomo:
sistematrmico
sistemafotovoltaico
2. Investigasobrelaevolucindelautosolar.
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Unidad I 2Fuentes de energa
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Concepto de fuentes de energaSedenominanfuentesdeenergaorecursosenergticos,atodosaquelloscomponentesdelanaturalezadelosquepuedeobtenerseenergatilparaelhombre.Sinembargo,muchasveceslaobtencindedichosrecursosdeterioraelmedioambiente.
Lasfuentesdeenergapuedenclasificarseenrenovablesynorenovables.
Energa renovableSedenominaenergarenovablealaenergaqueseobtienedelasfuentesnaturales,virtualmenteinagotables.Estasfuentesseconsideraninagotablesenunoscasosporlainmensacantidaddeenergaquecontienen,yenotrosporquesoncapacesderegenerarsepormediosnaturales.
Cada da se estn
empleando ms paneles
solares, debido a que es una fuente
de energa limpia.
Estos molinos obtienen la energa del movimiento
del aire.
Esta represa aprovecha la energa hidrulica del agua.
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Estas turbinas
aprovechan el
movimiento del agua
para generar energa.
La energa interna de la Tierra se emplea en
las centrales geotrmicas.
energasolar O2(oxgeno)
CO2(dixidodecarbono)
H2O(agua) materia
orgnica
Gracias al sol, las plantas
pueden producir su propio alimento.
Sabas que... Lasfuentesdeenergarenovablesenlaactualidadrepresentanun20%
delconsumomundialdeelectricidad.El90%esdeorigenhidrulico.Elrestoesmuymarginal:biomasa5,5%,geotrmica1,5%,elica0,5%ysolar0,05%.
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Energa no renovable
Laenerganorenovableesaquellaqueprovienederecursosqueestnalmacenadosencantidadesfijas.Nosepuederenovarlogastado,porloqueenalgnmomentoseacabar.Adems,suusodeterioray/ocontaminaelmedioambiente.Sonejemplosdeenerganorenovable,loscombustiblesfsiles(elpetrleo,elgasnaturalyelcarbn)ylaenerganuclear.
Extraccin del petrleo
Las plantas de energa
nuclear transforman la energa,
pero contaminan
el medio ambiente.
Sabas que... Loscombustiblesfsilesgenerangasesdeefectoinvernaderocausantes
delcalentamientoglobal,quealavezoriginancambiosclimticosenlasdiferentesregionesdelglobo.Unacosaderivadelaotra.
Transformaciones de la energaLaenergaseencuentraenconstantetransformacin,pasandodeunasformasaotras.Laenergasiemprepasadelasformasmstilesalasmenostiles.Porejemplo,laenergainternadelasrocasfundidasdeunvolcnpuedetransformarseenenergatrmicayproducirgrancantidaddecalor.Laspiedraslanzadasalaireylalavaenmovimientoposeenenergamecnica.Seproducelacombustindemuchosmaterialesliberandoenergaqumica,etc.
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Principio de conservacin de la energaElprincipiodeconservacindelaenergaindicaquelaenerganosecreanisedestruye,solosetransformadeunaformaenotras.Enestastransformaciones,laenergatotalpermanececonstante,esdecir,laenergatotaleslamismaantesydespusdecadatransformacin.
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Los combustibles y el petrleo
Cunto tiempo ms durarn los combustibles?
Noquedarmuchopetrleoogasnaturalafinesdelsiglo,sielconsumocontinaalritmoactual.Porejemplo,lahullapuededurartalvezunos200aosms.LasreservasdepetrleoenIrakpuedendurar50aos,asimismo,elgasdeCamiseaenelPerpuededurarunos30aos.
Por qu es tan til el petrleo?
Lamayor parte de los combustibles queconsumen los vehculos automotores,buquesyaviones,seextraendelpetrleo.Todos estos combustibles almacenangrandes cantidades de energa en unvolumen reducido; una taza llena degasolina,porejemplo,contienesuficienteenerga como para mover un automvilpequeovarioskilmetros.
El petrleo tambin es la materia primabsica de la que se fabrican la mayorade los plsticos. El petrleo es tanvalioso como proveedor de plsticosy combustibles para el transporte, queprobablemente tiene sentido reservarlopara estos usos nicamente. As, otrasnecesidades tendran que satisfacersepor medio de fuentes de energa msvoluminosas. El petrleo
Derivados del petrleo
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Fuentes alternativas de energaSonfuentesdeenergaquepodranusarseparadisminuirelexcesivoconsumodepetrleo.Todasellaspuedenutilizarseparagenerarelectricidad,peroningunadeellastieneprobabilidadesdecaberenlacajueladeunautomvil.Almacenarenergadetalmaneraqueseafcilmentetransportableesotroproblemamuydistinto.Porejemplo,unsistemadegrandesmolinosdevientotardaramsdeunminutoenproducirlamismacantidaddeenergaqueseobtienedeunatazallenadegasolina.
Algunasdeestasfuentesdeenergason:losgeneradoresimpulsadospormolinosdevientooporlasolasdelmar,laenergageotrmica,lasplantasdeenerganuclear,laenergasolar,etc.
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Sntesis
se clasifican en
y
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelasproposiciones.
Proposicin Justificacin
Las fuentes de energa tambin sonllamadasrecursosenergticos.
Losrecursosrenovablessonlosquenosepuedenllegaraagotar.
La fuerza del viento es una fuente deenerganorenovable.
Laenerganosecreanisedestruyesolosetransforma.
En una transformacin energtica, laenergatotalpermanececonstante.
2. Completaadecuadamente.
Lasfuentesdeenergaseclasificanen y
.
Laenerga esaquellaque,administradaadecuadamente,po-
draexplotarsedemanerailimitada.
Laenerganose nise solosetransforma.
Laenergaestenconstante
Laenergaproducidaporlasmareassedenomina .
Laenerga seobtieneapartirdelascadasdeagua.
Laenerganorenovableseencuentrageneralmenteen
Laenerga esaprovechadaporlosveleros.
Elpetrleo,elcarbnyelgasnaturalsonejemplosdeenerga .
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Unidad I
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Laenerga aprovechaelcalorinternodelaTierra.
Laenerga seobtienedelamodificacindelosncleosdealgunostomos.
Mediantelaenergadela ,lasplantaselaboransupropioalimento.
Lasfuentesdeenerga seencuentranencantidadesilimitadas.
Entodatransformacinenergticalaenergatotales .
3. Relacionacorrectamente.
I. Seobtienedelamodificacindelosncleosdealgunostomos.
II. Esunade las fuentesdeenergams importantes,dedondeseobtieneelcombustible,elplstico,etc.
III. Seaplicaeneltransporteyparalageneracinelctricaatravsdelosmolinosdeviento.
a) energaelctrica
b) energaelica
c) energanuclear
d) energafsil
I. II. III.
Aplicacin de la informacin1. Provienedeaquellosrecursosquepodranllegaraagotarse.
a) energasolar b) energarenovable c) energanaturald) energamecnica e) energanorenovable
2. Culdelassiguientesfuentesdeenergaesrenovable?
a) petrleo b) combustible c) gasnaturald) fuerzadelviento e) nuclear
3. Laenergaaprovechadadelmovimientodelasmareaseslaenerga
a) elica. b) nuclear. c) solar.d) mareomotriz. e) biomasa.
4. Delasiguientelista,cuntosrecursosenergticoscorrespondenaunafuenterenovable?
carbnmineral
gasnatural
molinosdeviento
radiacinsolar
fuerzadelasmareas
labiomasa
a) 1 b) 2 c) 3d) 4 e) 5
5. Laenergasolar,elicaynuclearsona) fuentesdeenergarenovable.b) fuentesdeenerganorenovable.c) fuentesalternativasdeenerga.d) fuentesdeenergafsil.e) fuentesinternasdeenerga.
6. Lasplantasaprovechanlaenergasolarparala
a) evaporacin. b) combustin. c) fotosntesis.d) respiracin. e) superposicin.
7. LaenergaqueaprovechaelcalorinternodelaTierraesla
a) energasolar. b) energacalorfica. c) energaelica.d) energageotrmica. e) energamareomotriz.
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Una fuente de energa renovable esilimitada.
Las fuentes de energa tambin sonllamadasrecursosenergticos.
Laenerganosecreanisedestruyesolosetransforma.
En una transformacin energtica laenergatotaldisminuye.
2. Completaadecuadamente.
Lasfuentesdeenergaseclasificanen y .
Lasfuentesdeenerga sonilimitadas.
Laenergaestenconstante .
Laenerganosecreanise solose .
Laenerga esaprovechadaporlosvelerosylosmolinosdevien-
to.
Laenerga esobtenidadelascadasdeagua.
Enunatransformacinenergtica,laenergatotales .
Del seobtienenlosplsticosyloscombustiblesparaeltranspor-
te.
Enunfocoobombilla,laenergaelctricasetransformaenenerga .
Ennuestrohogarlosartefactosfuncionanconenerga .
Elviento,lasolasdelmar,laenergageotrmicaylaenergasolarsonejemplosdefuentesdeenerga
.
Laenerga aprovechaelcalorinternodelaTie-
rra.
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3. Relacionacorrectamente.
I. Podranusarseparadisminuirelexcesivoconsumodepetrleo.
II. Eselaprovechamientodelasolasdelmarparagenerarenergaelctrica.
III. SeobtieneapartirdelcalorinternodelaTierra.
a) petrleo
b) energamareomotriz
c) fuentesalternativas
d) energageotrmica
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Indicarverdadero(V)ofalso(F),segncorresponda.
I. Mediantelascadasdeaguaseobtienelaenergarenovable.
II. Elpetrleoyelgasnaturalnuncallegarnaagotarse.
III. Laenergamareomotrizcorrespondeaunaenerganorenovable.
a) VVV b) FVF c) VFF d) VFV e) FFF
2. Delasiguientetabla,cuntosrecursosenergticossonrenovables?
energadelosncleosatmicos radiacinsolar fuerzadelasmareas
carbnnatural fuerzadelviento geotrmica
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
3. Qufuentedeenergaesrenovable?
a) fuerzadelasmareas b) carbnnatural c) gasnaturald) combustibles e) plstico
4. Enunprocesodetransformacindeenerga,laenergatotal
a) aumenta. b) disminuye. c) nocambia.d) cambia. e) disminuyeasumitad.
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigasobreelimpactoenelmedioambientedelempleodelassiguientesfuentesdeenerga:
fsil(combustibles)
nuclear
hidrulica
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Unidad I 3actividades compLementarias
transFormaciones de La energaObjetivo
Comprobarelcambiootransformacindeunaenergaenotra.
Materiales
unaregladeplsticode20cm
unatijera
unplumn
unabalanza
untubovacodepapelhiginico
tresligas
unacintamtricadesastrede1,5m
cintamaskintape
Procedimiento
Hacer un cohete y lanzador
1. Corta una liga y la aseguras con la cintamaskintapeatravsdeunextremodeltubodepapelhiginico.La liganodebeestarestirada.Estovaaserellanzador.
2. Pesa la reglaen labalanzayanota lamasaengramos,enlatabladedatos.
3. Conellanzadorenlamanoylosdedosencimade los extremos de la liga (la liga est haciaarriba),colocalareglaenformavertical,conlamarcacerohaciaabajo,enel interiordel tuboapoyndolaenlaliga.
liga
cintamaskintape
tubo de papel higinico
Figura 1
4. Empuja la regla con la otra mano hasta quesobresalga 3 cm del tubo de papel higinico,comosemuestraenlafigura2.
5. Suelta la regla cohete y con la ayuda de tucompaero,empleandolacintamtrica,midelaalturaquelareglaalcanz.Escribelosdatosenlatabla.Repiteelexperimentodos veces ms y registra los datos en la tablaadjunta. 2
3
0
1
20
19
18
17
Figura 2
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Unidad I
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Estiramiento Altura 1 Altura 2 Altura 3 Promedio de las alturasMasa de la
regla
3cm
5cm
10cm
6. Ahora,fijaelplumnsobrelareglaconayudadelacinta.Repitelasmedidasdelpasoanterioryanotalosnuevosresultados.
Cuestionario
1. Quenergatienelaligaestirada?
2. Alsoltarlareglaestaadquierevelocidad,qutipodeenergatiene?
3. Cuandolareglaalcanzasupuntomsalto,yanotienevelocidad,quenergatieneentonces?
4. Explicaqutiposdeenergasemanifiestanduranteelexperimento.
5. Conlosdatosdelatabla,determinalaenergapotencialqueadquierelaregla,encadacaso.
6. Cuandosecolocaelplumn,laalturaalcanzadaesmenor.Porqu?
3
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Aprendizajes esperados
Comprensin de la informacin
Comprenderelconceptodetemperaturaycalor.
Identificaryanalizarlasdiferentesescalastermomtricas.
Conocerlaimportanciadelcalorensituacionesdelavidadiaria.
Elaborarcuadroscomparativossobrelasunidadesdetemperatura.
Describirlasformasdepropagacindelcalor.
Comprenderlosefectosproducidosporelcalorsobreuncuerpo.
Indagacin y experimentacin
Aplicarlospasosdelmtodocientficoenunexperimentosobrecalor.
Investigarsobrelosefectosdelcalor.
Temperatura y calor
UNIDAD II
Debido a las altas temperaturas que existen en el interior de la Tierra, se puede liberar la energa geotrmica, que empleada adecuadamente puede generar otro tipo de energa.
La primera central generadora de electricidad en Lima era una central geotrmica, ubicada cerca al actual Aeropuerto Internacional Jorge Chvez.
Qu es la temperatura? es lo mismo temperatura y calor? Qu efectos puede producir el calor sobre un cuerpo? Estas y otras interrogantes se desarrollaran en esta unidad.
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Unidad II
30
Colegios
TRILCE Central: 619 8100
temperatura1
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Fsica
31www.trilce.edu.pe Segundo ao de secundaria
TemperaturaLatemperaturaesunacantidadfsicareferidaalasnocionescomunesdecalienteofro.Porlogeneral,unobjetomscalientetendrunatemperaturamayor.
La temperatura es una cantidad fsica escalar que nos indica el grado de agitacin de las molculas de un cuerpo.
Apartirdeesteconceptosededucequecuantomayorseaelmovimientodelasmolculasdeuncuerpo,mayor ser su temperatura, y en forma inversa, cuando elmovimiento seams lento,menor ser sutemperatura.
La unidad de temperatura en el SI es el kelvin (K).
TermmetroEs un instrumento empleado para medir latemperatura de un cuerpo.Haymuchos tipos determmetros. Los ms utilizados contienen unlquido en su interior. Este tipo de termmetrosfuncionagraciasaunapropiedadde los lquidos:sedilatanalaumentarlatemperaturaysecontraencuando disminuye. En concreto, contienen unpequeo depsito con el lquido, conectado aun tubomuy fino por el que se puede elevar lasustancia (normalmente un capilar). Cuandoaumentalatemperatura,ellquidosedilataysubepor el interior del tubo. Este lquido puede sermercuriooalcoholcoloreado,etc.
El termmetro detecta si la nia est con fiebre o no.
Todoslostermmetrostienenunaescalademedicinquehasidopreviamenteestablecida.
Escalas termomtricas
Escala CelsiusEnestaescalaseasignaelcero(0C)a la temperaturaen laqueel agua se congelao solidifica, y elnmerocien(100C)alatemperaturaenlaqueelaguahierveovaporiza.Elintervaloentreelpuntodecongelacinyeldeebullicindelaguasedivideencienpartesiguales,yacadaunaseledenominaungradoCelsius(1C).Eslaescaladeusomsextendido.
Escala Fahrenheit
Enestaescalaseasignaelnmerotreintaydos(32F)alatemperaturaenlaqueelaguasecongelaosolidifica,yelnmerodoscientosdoce(212F)alatemperaturaenlaqueelaguahierveovaporiza.EstaescaladetemperaturaesdeusocomnenEstadosUnidoseInglaterra.
Escala Kelvin
Enestaescalaseasignaelcero(0K)alatemperaturamsbajaposible,tambindenominadacero absoluto,quecorrespondeen laescalaCelsiusa273yalpuntodecongelamientodelaguacorresponde273K,esdecir,unadivisindelaescalaCelsius,coincideconunadivisindelaescalaKelvinentamao,peronoennmero.Estaeslaescalaempleadaenlasinvestigacionescientficas.
K C F
Kelv
in
Cel
sius
Fahr
enhe
it
373.15 K
393.15
383.15
363.15
353.15
343.15
333.15
323.15
310.15 K
273.15 K
0 K
100C
120
110
90
80
70
60
50
37 C
0 C
-273.15 C
212 F
248
230
194
176
154
140
122
98.6F
32 F
-459.58 F
Escalas trmicas
-
Unidad II
32
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Qu es el cero absoluto?Eslatemperaturamsbajaposible,quecorrespondeacerokelvin(0K)ya273C.Aestatemperaturalasmolculasperderantodacapacidaddemoverseovibrar.
Sabas que...Latemperaturacorporalnormaldelossereshumanosvaraentrelos36.5Cy37.5C.Engeneralsehablade:
Hipotermia,cuandolatemperaturacorporalesinferioralos36C. Febrcula,cuandolatemperaturaesde37.1Ca37.9C. Hipertermiaofiebre,cuandolatemperaturaesigualosuperiora38C.
Datos
La temperatura en la superficie del Solalcanzalos6000Cyenel interioralcanza15millonesdegradosCelsius,sorprendente.
Conversin de escalas termomtricas
1. DeCelsiusaFahrenheitoviceversa:
C F5 9
32= -
donde:C:temperaturaenCelsiusF:temperaturaenFahrenheit
2. DeCelsiusaKelvinoviceversa:
donde:C:temperaturaenCelsiusK:temperaturaenKelvin
ejempLo Undacalurosodeveranolatemperaturallega35C.Expresaestatemperaturaen
FahrenheityKelvin.Resolucin:PrimeroloexpresamosenFahrenheit:
C F5 9
32= -
F535
932= -
F=95
LuegoaKelvin:K=C+273K=35+273
K=308Respuesta: 35C=95F=308K
1
-
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Sntesis
que nos indica su valor se tiene las
se denomina
que corresponde a
Sabas que...
La Antrtida es el continente ms froLatemperaturamsbajadelmundo,88,3C,fueregistradael24deagostode1960,enlaestacinVostok.Adems,fuertesvientosazotanelcontinente.Enelinteriorsehanregistradovientosdehasta320km/h.Estosvientossoplanenpendientedesdeelinteriorhacialacostay,combinadosconlasbajastemperaturas,creanpeligrosasrfagasdevientohelado.
-
Unidad II
34
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
La temperatura es una cantidad fsicaescalar.
La temperatura es proporcional almovimiento de las partculas queconformanelcuerpo.
Launidaddela temperaturaenelS.I.eselKelvin.
La temperatura depende de la masa delcuerpo.
Dosrecipientesquecontienencantidadesdiferentes de un mismo lquido puedentenerigualtemperatura.
EnlaescalaKelvinelpuntodeebullicindelaguaes100C.
2. Completaadecuadamente.
Latemperaturadeuncuerpoesproporcionalal delaspartculasqueposee.
ElpuntodesolidificacindelaguaenlaescalaKelvincorrespondea .
Uncuerpocalientetienems queuncuerpofro.
Silaspartculasdedoscuerposdediferentesmasasestnvibrandoconlamismavelocidad,enton-
ceslatemperaturadeamboses .
EnlaescalaCelsius,elceroabsolutocorrespondea .
LaescalaKelvinsedenominaabsolutaporquesolotomavalores .
1
-
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3. Relacionacorrectamente.
I. Puntodecongelacindelagua
II. Puntodeebullicindelagua
III. Elceroabsoluto
a) 100K
b) 0K
c) 273K
d) 373K
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. La temperaturams baja registrada en el Polo Sur fue de 60 C. Expresa este valor en la escalaFahrenheit.
a) 66F b) 76F c) 56Cd) 68F e) 108F
2. Latemperaturaenundadeveranopuedealcanzarlos46CenPiura,culeslatemperaturaexpresadaenlaescalaFahrenheit?
a) 143,4F b) 124,6F c) 114,8Fd) 105,6F e) 108,4F
3. Unapersonaconhipotermiaregistrunatemperaturade34C,culessutemperaturaenlaescalaFahrenheit?
a) 93.2F b) 98,4F c) 87,4Fd) 99,2F e) 96,7F
4. Enelcentrodeunmecheroencendidodeunlaboratoriosealcanzantemperaturasde520C,expresarestatemperaturaenlaescalaFahrenheit.
a) 868F b) 968F c) 986Fd) 896F e) 768F
5. AqutemperaturaenlaescalaCelsiuscorrespondeelceroabsoluto?
a) 0C b) 73C c) 460Cd) 273C e) 160C
6. Qutemperaturasnoexisten?
I. 243C
II. 198C
III. 280C
a) soloI b) soloII c) soloIIId) IyIII e) IyII
7. AqutemperaturalasescalasCelsiusyFahrenheitcoinciden?
a) 20 b) 30 c) 40d) 20 e) 40
-
Unidad II
36
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
La temperatura de un cuerpo dependede la agitacin o delmovimiento de laspartculasdelcuerpo.
SegnelS.I.,launidaddelatemperaturaeselCelsius.
La temperatura ms baja posiblecorrespondea0C.
LaescalatermomtricamsempleadaenEstadosUnidoseslaCelsius.
2. Completaadecuadamente.
Latemperaturadeuncuerpodependedela delasmolculasdelcuerpo.
LaunidaddelatemperaturaenS.I.esel ysusmboloes .
ElceroabsolutocorrespondeenlaescalaCelsiusa .
Elpuntodecongelacindelaguaes F.
Laescalatermomtricamsempleadaenelmundoesla .
ElpuntodeebullicindelaguaenlaescalaKelvincorrespondea .
Elinstrumentoparamedirlatemperaturaesel .
Lasmolculasdeuncuerpocalientetienenmayormovimientoquelasdeun .
LaescalamsempleadaenSudamricaes .
Laescaladetemperaturaempleadaenlainvestigacincientficaes .
3. Relacionacorrectamente.
I. Escalaempleadaenlainvestigacincientfica
II. EscalamasusadaenEstadosUnidos
III. Correspondealceroabsoluto
a) Fahrenheit
b) 0C
c) Kelvin
d) 0K
I. II. III.
1
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Aplicacin de la informacin
1. Expresa90CenlaescalaFahrenheit.
a) 184F b) 194F c) 164Fd) 186F e) 178F
2. El24deagostode1960latemperaturamsbajaregistradaenlaAntrtidafuede88C.ExprsalaenlaescalaFahrenheit.
a) 126,4F b) 136,4F c) 128,4Fd) 116,6F e) 122,6F
3. Unapersonaconfiebreregistrunatemperaturade41C,quvalortienenenlaescalaKelvin?
a) 324K b) 314K c) 334Kd) 336K e) 304K
4. La temperaturadeungasencerradoenunrecipienteesde353K,qu lectura tieneexpresadaenFahrenheit?
a) 172F b) 182F c) 176Fd) 166F e) 152F
5. Expresa0FenlaescalaKelvin.
a) 265,5K b) 252,4K c) 267,6Kd) 255,2K e) 245,2K
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. InvestigasobrelatemperaturainteriordelaTierra.
2. Investigasobrelatemperaturadeebullicindelosmetalesmsempleados.
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Unidad II
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caLor2
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CalorElcaloreslaenergaentrnsitoquevadeuncuerpodemayortemperaturaaotrodemenortemperatura.Tambin sepuededecir que el calor es la energaque se transmitedeun cuerpo aotro, debido a ladiferenciaentresustemperaturas.
Elcaloresunaformadeenerga,poresosuunidadenelSistemaInternacionaleseljoule (J).Tambinexistenotrasunidadesquetodavaseemplean,comolacalora(cal)ylakilocalora(Kcal).
Equivalencias
1cal=4,186J
1kcal=1000cal
Calor especfico (Ce)
Esunacantidadfsicaquenosindicalacantidaddecalorqueunaunidaddemasadebeganaroperderparaelevarodisminuirsutemperatura.Estacantidadescaractersticadecadasustancia.LasunidadesdelcalorespecficoenelsistemainternacionalsonJ/kgK.
Debidoasuusomuyextendido,todavaseemplealacaloracomounidaddecalor,aslaunidaddecalorespecficoseralacal/g.C.Porejemplo,elcalorespecficodelaguaes1cal/g.C.Estoquieredecirque,siqueremoselevarlatemperaturadeungramodeaguaenungradoCelsius,debemosdarle1calora.
Sabas que...Elaguaeslasustanciaconelcalorespecficomsalto:1cal/g.C.Cualquierotrasustanciatieneuncalorespecficomenor.Losmetales,porejemplo,tienenuncalorespecficomuybajoypropiodecadasustancia,estohacequesecalientenmsrpidoqueotras.Porejemplo,elcalorespecficodellatnesde0.094cal/g.C.
Sustancias J/KgK cal/gC
agua
aceite
aire
alcohol
aluminio
cobre
hielo
hierro
mercurio
oro
plata
plomo
4180
1956
1003
2759
920
376
2215
502
125
126
251
124
1,00
0,47
0,24
0,66
0,22
0,09
0,50
0,12
0,03
0,03
0,06
0,03
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Unidad II
40
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ExplicacinEl calor especfico del agua es de 1 cal/g C. Estosignifica que para que un gramo de agua eleve sutemperatura en un grado Celsius, debe ganar unacalora. A diferencia del hierro, un gramo de estasustancia debe ganar solo 0,113 caloras, es decir,calentarungramodehierrorequieremenoscalorqueungramodeagua.Engeneral, siqueremoscalentarlos cuerpos de la misma masa pero de sustanciasdiferentes,senecesitarmenoscalorenelcuerpoquetengamenoscalorespecfico.Porejemplo,empleandola tabla, qu esms fcil de calentar unamasa deplataolamismamasadecobre?
Todos los cuerpos se calientan con diferente rapidez. Unos necesitan ms y otro menos
cantidad de calor
Calor sensible (Q)
Eslacantidaddecalorqueuncuerpodebeganaroperderparaaumentarodisminuirsutemperatura.
Frmula
donde:
Ce:eselcalorespecficodelcuerpo
m:masadelcuerpo
DT:variacindetemperatura
ejempLoDeterminalacantidaddecalorquedebetener400gdealuminioparaelevarsutemperaturade20Chasta160C.
Resolucin:
Deacuerdoalatablaelcalorespecficodelaluminioes0,212cal/gC.
Reemplazandolosdatosenlafrmula:
Q=(0,212cal/gC)(400g)(160C20C)
Q=11872cal
Los metales tienen un bajo calor especfico, por esta razn se calientan en forma rpida
2
-
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Poder calorficoSe llama poder calorfico al calor que se libera en el proceso de combustin de un cuerpo, llamadocombustible.Elpodercalorficosemidecomolacantidaddecalorasokilocalorasquesedesprendenenlacombustinde1kgdemasadelmaterialcombustible.
La combustin de la madera produce grandes cantidades de calor.
Tabla de poderes calorficos
Sustancia Poder calorfico (kcal/kg)
alcohol 6700
antracita 8500
carbndelea
7500
gasnatural 11000
gasolina 10000
hulla 8000
lignito 4500
kerosene 10500
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Unidad II
42
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ejempLoUnkilogramodehullapuedeliberar8000Kcalensucombustin.
Cuntodecalorseliberaenlacombustinde4,8kgdehulla?
Resolucin:
Deacuerdoalatabladepoderescalorficos,unkilogramodehullapuedeliberar8000Kcal,porlotanto4,8kgdehullaliberarn(4,8kg)(8000kcal/kg)=19200Kcal.
El petrleo y sus derivados se emplean en grandes cantidades,en la mayora de industrias, a pesar de la contaminacin que producen.
Por eso se estn buscando fuentes alternas de energa.
Datos
TermografaLatermografareveladiferentesniveles de calor. Las zonasrosa, roja y amarilla son lasmscalientes.
2
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Sntesis
Ce = 1 cal/gC
que nos indicaque va de
que tiene
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Unidad II
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Elcaloresunaenergaentrnsito.
Segn el S.I., la unidad de calor es lacalora.
El calor especfico es propio de cadasustancia.
El calor va de un cuerpo de menostemperaturaaotrodemayortemperatura.
Uncuerpoconmenorcalorespecficoqueotro se calientams rpido, aun cuandosusmasassoniguales.
Unakilocaloraequivalea4186J.
2. Completaadecuadamente.
Elcaloresla entrnsitoquevadeuncuerpodemayor
aotrodemenor .
LaunidaddelcalorenelS.I.es ysusmboloes .
Uncuerpoparaelevarsutemperaturadebe calor.
Cuandouncuerposeenfraha calor.
El eslacantidaddecalorquedebeganaroperderununidaddemasa
paraaumentarodisminuirsutemperaturaen .
Sellama alcalorqueliberaunaunidaddemasaensucombustin.
2
-
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3. Relacionacorrectamente.
I. UnidaddelcalorenelS.I.
II. Sustanciaconmayorcalorespecfico.
III. Energa que pasa de un cuerpo a otro, por diferencia detemperaturas.
a) agua
b) calora
c) calor
d) joule
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Expresa400calenjoule.
a) 1546,4 b) 1572,6 c) 1674,4d) 1774,4 e) 1664,2
2. Acuntascalorasequivaleunaenergacalorficade250J?
a) 56,72cal b) 59,72cal c) 52,32cald) 58,36cal e) 54,68cal
3. Qucantidaddecalorsedebesuministrara600gdeunpedazodehierroparaelevarsutemperaturade20Ca240C?(Cehierro=0,12cal/gC)
a) 16646cal b) 14916cal c) 14584cald) 14882cal e) 15840cal
4. Cuntascalorassedebesuministraraunbloquedeplatade400gparaelevarsutemperaturade18Chasta318C?(Ceplata=0,06cal/gC)
a) 7200cal b) 3600cal c) 4800cald) 720cal e) 360cal
5. Cuntascalorassedebesuministrarados litrosdeaguaa temperaturaambiente (20C)paraquealcanceelpuntodeebullicin(100C)?
a) 120kcal b) 160kcal c) 180kcald) 240kcal e) 260kcal
6. Cuntocalorseliberaenlacombustinde2,8kgdehulla?
a) 120kcal b) 160kcal c) 180kcald) 22400kcal e) 260kcal
7. Cuntoskilogramosdegasolinasenecesitanparaproducir27500kcal?
a) 2,5kg b) 2,75kg c) 3,0kgd) 3,5kg e) 3,8kg
-
Unidad II
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Elcaloresllamadoenergaentrnsito.
Segn el S.I., la unidad del calor es lacalora.
El calor especfico del agua es de 1 cal/gC.
Unacaloraequivalea4,23J.
2. Completaadecuadamente.
LasunidadesdelcalorespecficoenelS.I.son .
Elcaloreslaenergaen quevadeuncuerpodemayor aotrode
menor .
Unakilocaloraequivalea caloras.
Lasustanciaconmayorcalorespecficoes .
Elcalor eslacantidaddecalorqueuncuerpodebe o
paraaumentarodisminuirsutemperatura.
3. Relacionacorrectamente.
I. Cantidad de calor que un cuerpo debe ganar o perder paraaumentarodisminuirsutemperatura.
II. UnidaddecalorenelS.I.
III. Calorqueseliberaenelprocesodecombustindeuncuerpo,llamadocombustible.
a) podercalorfico
b) calora
c) calorsensible
d) joule
I. II. III.
2
-
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Aplicacin de la informacin
1. Expresa600Jencaloras.
a) 132,6cal b) 143,3cal c) 167,2cald) 175,8cal e) 163,8cal
2. AcuntosJoulesequivaleunaenergacalorficade1800caloras?
a) 7534,8J b) 6789,5J c) 5635,21Jd) 7883,71J e) 6995,4J
3. Qucantidaddecalorsedebesuministrara500gdeunpedazodecobreparaelevarsutemperaturade30Ca250C?(Cecobre=0,09cal/gC)
a) 9460cal b) 8950cal c) 10230cald) 12350cal e) 9900cal
4. Cuntoskilogramosdegasolinasenecesitanparaproducir38500Kcal?
a) 2,5kg b) 2,2kg c) 3,0kgd) 3,5kg e) 3,8kg
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigasobreloscaloresespecficosdelagua.
2. Investigasobreelequivalentemecnicodelcalor.
-
Unidad II
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Colegios
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transmisin deL caLor3
-
Fsica
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Transmisin del calorEselprocesoporelqueseintercambiaenergaenformadecalorentredistintoscuerposoentrediferentespartesdeunmismocuerpoqueestnadistintatemperatura.
Formas de la transmisin del calorEl calor producido por un foco calorfico puede transmitirse por todo el espacio que lo rodea. Estatransmisinopropagacinsepuededarporconduccin,conveccinyradiacin.Aunqueestosprocesospuedensucedersimultneamente,unopuedepredominarsobrelosotros.
conduccin
radiacin
conveccin
Conduccin
Laconduccineslatransmisindelcaloratravsdeunasustancia,graciasalascolisionesdesusmolculas.Ellugardondelosdosobjetosseponenencontacto,lasmolculasdelobjetocaliente,quesemuevenmsdeprisa,colisionanconlasdelobjetofro,quesemuevenmsdespacio.Amedidaquecolisionanlasmolculasrpidasdanalgodesuenergaalasmslentas.Estasasuvezcolisionanconotrasmolculasenelobjetofro.Esteprocesocontinahastaquelaenergadelobjetocalienteseextiendeporelobjetofro.
Los metales transmiten calor por conduccin.
Existenslidosquenoconducencalor,comolamaderayelcarbn.Estosslidossedenominanaislantestrmicos.
Si tocasconlamanounpedazodehierroyotrodemaderaque,segnel termmetro, tienelamismatemperatura,sentirscomosielhierroestuviesemsfro.Ladiferenciaexperimentadasedebealarapidezconqueelhierroconduceelcalordenuestramano.
Losmetalessonbuenosconductoresdelcalor,peronotodoslotransmitenporigual.Estapropiedadsedenominaconductividadtrmica.Elmetaldemayorconductividadeslaplata,luegoeloro.
-
Unidad II
50
Colegios
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Enlasiguientetablasemuestraalgunosmetalesordenadosdemayoramenorconductividad.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
plata oro cobre latn zinc estao hierro plomo platino
Aun cuando un trozo de metal y uno de madera se encuentren a la misma
temperatura, la pieza metlica parece estar ms fra.
Las personas sienten fro cuando ceden rpidamente calor hacia el ambiente.
Conveccin
Laconveccineslaformadepropagacindelcalorenlosfluidos,esdecir,enloslquidosyenlosgases.La conveccin tiene lugar cuando reas de fluido caliente asciendenhacia las regiones de fluido fro.Cuandoestoocurre,elfluidofrodesciendetomandoellugardelfluidocalientequeascendi.Esteciclodalugaraunacontinuacirculacin,denominadacorriente de conveccin,enlaqueelcalorsetransfierealasregionesfras.
Paraapreciarlaconveccin,observacuandohierveaguaenunaolla.Lasburbujasquesevensonregionescalientesdeaguaqueasciendenhaciaregionesmsfrasdelasuperficie.
Probablemente ests familiarizado con la expresin:el aire caliente sube y el fro baja, que es unadescripcindelfenmenodeconveccinenlaatmsfera.Elcalorenestecasosetransfiereporlacirculacindelaire.
3
-
Fsica
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ejempLos
Un radiador calienta el aire de la habitacin y establece una corriente de conveccin. La conveccin es una forma de propagacin del
calor en los lquidos y en los gases.
Molculas
Molculas fras
calientes
Un recipiente que contiene agua es colocado en una fuente de calor. Observa que las molculas inferiores, que estn ms calientes, tienen un mayor movimiento que las molculas fras
Radiacin
Laradiacineslaformadepropagacindelcalorenelvaco.Laradiacinesunmtododetransferenciadecalorquenoprecisadecontactoentrelafuenteyelreceptordelcalor.Porejemplo,podemossentirelcalordelSolaunquenopodemostocarlo.Elcalorsepuedetransferiratravsdelespaciovacoenformaderadiacintrmica.
La radiacin es, por tanto, un tipo de transporte de calor que consiste en la propagacin de ondaselectromagnticasqueviajanalavelocidaddelaluzenelvaco.
DivisordehazVentiladorqueextiendelasondas
El magnetrn produceondasdealtafrecuencia
En el horno de microondas se produce calor mediante ondas de alta frecuencia
Horno de microondas
-
Unidad II
52
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3Sntesis
se puede dar por
-
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
En la conveccin, el aire calientedesciendeyelairefroasciende.
Los rayos solares llegan a la Tierrapropagndoseporconveccin.
En los slidos, el calor se transmite porconduccin.
Elcalorsepuedetransmitirdetresformas.
Elplomoesmejorconductordecalorqueeloro.
Lamaderaesunaislantetrmico.
2. Completaadecuadamente.
La eslaformaenqueelcalorsepropagaenelvaco.
La eslaformaenqueelcalorsepropagadeunextremoaotroenunslido.
Enlos ,elcalorsetransmiteporconveccin.
Laplataesun conductordecalor.
Lasondas puedenpropagarseenelvaco,comolaluzyelcalor.
Un esungranabsorbentederadiacintrmica.
-
Unidad II
54
Colegios
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3. Relacionacorrectamente.
I. Eslaformacomoelcalorsepropagaenelvaco.
II. Esunmaterialmalconductordelcalor.
III. Sonmaterialesbuenosconductoresdelcalor.
a) metales
b) conduccin
c) madera
d) radiacin
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Enlosslidos,latransmisindelcalorsedapor
a) radiacin. b) induccin. c) conveccin.d) conduccin. e) contacto.
2. La ocurre porque los cuerpos calientes emiten una clase de ondas que sepropaganenelvaco.
a) conduccin b) conveccin c) radiacind) contacto e) induccin
3. Forma de transmisin de calor que ocurre porque lasmolculas del cuerpoms prximas al fococalorficoabsorbenenergadeesteylastransmitenalasmolculasvecinas.
a) conveccin b) conduccin c) radiacind) induccin e) contacto
4. Elcalorsepuedepropagarpor
a) contacto,induccinoradiacin.
b) contacto,induccinofrotamiento.
c) conduccin,conveccinoradiacin.
d) conduccin,induccinoradiacin.
e) conduccin,induccinofrotamiento.
5. Enlosfluidos,latransmisindelcalorsedapor
a) conduccin. b) induccin. c) conveccin.d) contacto. e) radiacin.
6. Laluzyelcalorsepropagancomoondas
a) mecnicas. b) electromagnticas. c) sonoras.d) longitudinales. e) armnicas.
7. Uncuerponegroes porserunperfecto delaradiacintrmica.
a) idealabsorbente b) realemisor c) inexistentereflectord) existentereflector e) realabsorbente
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Fsica
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificaaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Lapropagacindelcalorporconduccinsedaenlosslidos.
Elcalorpuedepropagarseenelvaco.
Enloslquidosygaseselcalorsepropagaporconveccin.
Enlapropagacinporconveccin,existeuna corriente de conveccin, que haceque el lquido o gas caliente suba y ellquidofrobaje.
En la propagacin por conduccin, elcalorsepropagaenelvaco.
2. Completaadecuadamente.
Losmetalesson conductoresdelcalor.
Enloslquidosyenlosgases,elcalorsepropagapor .
Enelvacoelcalorsepropagapor .
Lapropagacinporconduccinsedaenlos .
Enlapropagacinporconveccinsegenera deconveccin,quemueve
ellquidoogas.
Laplataesun decalor.
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Unidad II
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3. Escribeenlosparntesislaformaporlaquesetrasmiteelcalorencadaunodeloscasos.
Enlosfluidos (............................................. )
Cuandocalentamosagua (............................................. )
Cuandogolpeamosunclavo (............................................. )
DesdeelSolhacialaTierra (............................................. )
Dentrodelahabitacin (............................................. )
4. Relacionacorrectamente.
I. Sonbuenosconductoresdelcalor.
II. Sepuedepropagarenelvaco.
III. Enellos,elcalorsepropagaporconveccin.
a) elcalorylaluz
b) slidos
c) metales
d) fluidos
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Enlosfluidos,latransmisindecalorsedapor
a) contacto. b) conveccin. c) conduccin.d) radiacin. e) induccin.
2. Enlosslidos,latransmisindelcalorsedapor
a) radiacin. b) conduccin. c) induccin.d) conveccin. e) contacto.
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigasobrelaconductividadtrmicadelosmetales.
2. Investigasobrelaradiacinultravioleta.
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Unidad II 4eFectos deL caLor
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Unidad II
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Efectos del calorLoscambiosquesufrenlassustanciasdebidoalagananciaoprdidadelcalorsedenominanfenmenostrmicos.Entreestosfenmenostenemoselcambiodetemperatura,loscambiosdefaseyladilatacintrmica(cambiosdedimensiones).
Cambio de la temperatura
Elcambiode la temperaturaesun fenmenotrmicoqueconsisteenelaumentoodisminucinde latemperaturadeunasustanciadebidoalatransferenciadelcalor.
ejempLoDarle calor a cierta cantidad de agua, aumenta su temperatura, pero al quitrselo ladisminuye.
a) Calor sensibleEslacantidaddecalorqueseledaoquitaaunasustanciaparacambiarsutemperatura.
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0PEl calor suministrado produce un cambio de
temperatura en el lquido y tambin un cambio en la presin del aire contenido.
Cambio de fase
Elcambiodefaseeslatransformacinqueexperimentaunasustanciaalpasardeunafase(slida,lquidaogaseosa)aotras,debidoalagananciaoprdidadecalor.
Alacantidaddecalorqueunasustanciarecibeoselequitaparacambiardefaseseledenominacalor de trasformacin.
Duranteuncambiodefase,latemperaturadelcuerpopermanececonstanteytodoelcalorsuministradoseempleaenelnuevoordenamientomoleculardelanuevafase.
Elsiguienteesquemamuestraloscambiosdefaseparaelaguaysusnombresrespectivos.
Fusin Vaporizacin
Solidificacin
fase slida fase lquida fase gaseosa
hielo agua vapor
Condensacin
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Cuando el agua se vaporiza las molculas de la superficie comienzan a desprenderse de la misma.
Temperatura (T)
Tiempo (t)
A
B C
D E
F
SlidoSlido y lquido
Lquido
Lquido y gas Gas
En este grfico se muestra que en el proceso BC, llamado fusin, la temperatura permanece constante. En forma similar ocurre en el tramo DE, donde ocurre la vaporizacin.
Dilatacin trmica
Ladilatacin trmica es el fenmeno fsicopor el queun cuerpo aumenta susdimensionesdebido alincrementodesutemperatura.
Cuando la temperaturadeuncuerpoaumenta, lostomos incrementan suvibracin.Estohaceque ladistanciaentreellosaumenteylasdimensionesdelcuerpotambin.Alenfriarseyretornarasutemperaturainicial,elcuerporecuperarsusdimensionesoriginales,porlotanto,esunfenmenoreversible.
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Unidad II
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a) Expansin y contraccinLamateriaentodassusformas(slidos,lquidosygases)seexpandecuandosecalientaysecontraecuando se enfra. En general, para presiones y cambios de temperatura comparables, los gases seexpandenocontraenmuchomsqueloslquidos,yestos,msquelosslidos.
Junta de dilatacin
Al colocar los rieles de un tren, se debe dejar entre ellos una distancia de separacin, denominada junta, para que en temporadas de verano, al dilatarse
estos no se levanten o deformen
Dilatacin lineal y volumtricaLadilatacinpuedemanifestarsededosmaneras: comodilatacin lineal ydilatacinvolumtrica.Unejemplodedilatacinlinealocurrecuandounavarilladelgadademetalaumentasulongitudygrosoralcalentarse.Prcticamentenohayungrancambio,poresosehabladedilatacin lineal.
Instrumento de laboratorio empleado para estudiar la dilatacin lineal los
cuerpos
Sitenemosunaesferaslidademetalqueatraviesaajustadamenteunaro,luegolacalentamosyqueremoshacerlapasarporelaro,observaremosqueyanopasar.Aqusedebe?Alaumentodesustresdimensiones.Aestoseledenominadilatacin volumtrica.Otrocasobienconocidodedilatacinvolumtricaesladelmercurioempleadoenlostermmetros.
La esfera pasa por el aro a temperatura ambiente; al calentarla, ya no lo har. Esto se debe a la dilatacin volumtrica que experimenta.
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Sntesis
tambin llamados
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Unidad II
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Al ganar calor un cuerpo, experimentafenmenostrmicos.
Unfenmenotrmicoesladilatacin.
Alganarcaloruncuerpo,puedeelevarsutemperatura.
Enladilatacin,elcuerpodisminuyesusdimensionesalaumentarsutemperatura.
Lamateriaentodassusformasseexpandecuandosecalienta.
2. Completaadecuadamente.
Aldarlecalorauncuerpo, sutemperatura.
Lamedidadecalorquesedaoquitaauncuerposedenomina .
Alderretirseelhielo, calor.
Alcondensarseelagua, calor.
Todocambiodeunasustanciadebidoalcalorsedenomina .
Alvaporizarelagua, calor.
Todocambiodefaseseproduceatemperatura .
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3. Relacionacorrectamente.
I. Aumentodelasdimensionesdeuncuerpodebidoalaumentodesutemperatura.
II. Aumentoodisminucindelatemperaturadebidoalatransferenciadecalor.
III. Transformacin de una sustancia al pasar de una fase a otra,debidoalagananciaoperdidadecalor.
a) cambiodetempera-tura
b) dilatacin
c) cambiodefase
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Silasmolculasaumentansuagitacin,entoncesestas
a) tiendenaacercarse. b) tiendenaalejarse. c) dejandemoverse.d) seordenanms. e) nosealteran.
2. Indicaqualternativamuestraunefectodelcalor.
a) cambiodefase b) dilatacintrmica c) cambiodelatemperaturad) cambiodelaenergainterna e) todaslasanteriores
3. Cuandouncuerpodisminuyesutemperaturapuede
a) dilatarse. b) expandirse. c) contraerse.d) calentarse. e) estirarse.
4. Enlosdasmuyfros,losmaterialesdeunaconstruccin
a) sedilatan. b) seexpanden. c) secontraen.d) secongelan. e) nosealteran.
5. Qusustanciassedilatanms?
a) lasslidos b) laslquidas c) losgasesd) lasfluidas e) cualquiersustancia
6. Enuntermmetro,alaumentarlatemperatura,elmercuriose
a) contrae. b) reduce. c) dilata.d) enfra. e) congela.
7. Cuandounpedazodehieloseconvierteenagua,duranteelprocesosutemperatura
a) aumenta. b) disminuye. c) esconstante.d) sereducealamitad. e) disminuyeen1C.
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Unidad II
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Losfenmenostrmicosqueexperimentauncuerpopuedenserelcambiodefaseyeldedilatacin
Al fundir losmetales se pueden obteneraleacionesconnuevascaractersticas.
Entodocambiodefase,latemperaturaylapresinvaranduranteelproceso.
Normalmente,alaumentarlatemperaturade una sustancia, sus molculas seseparan.
Loslquidosseexpandenocontraenmsquelosslidos.
2. Completaadecuadamente.
La trmicaeselincrementodelasdimensionesdeuncuerpo.
Losefectosqueelcalorpuedeproducirenuncuerposedenominanfenmenos .
Enlametalurgiasefundenlos paracombinarseyobtener .
Cuandodamoscalorauncuerpo,sutemperaturageneralmente .
Elcalor eslamedidadecalorqueganaopierdeuncuerpoparacambiar
sutemperatura.
3. Relacionacorrectamente.
I. Seexpandenosecontraenmsquelosslidosyloslquidos.
II. Esunodelosefectosdelcalor.
III. Eslaexpansindeuncuerpoalaumentarsutemperatura.
a) dilatacin
b) gases
c) compresin
d) cambiodetemperatura
I. II. III.
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Aplicacin de la informacin
1. Silasmolculasaumentansuagitacin,entoncesestas
a) tiendenaacercase. b) tiendenaalejarse. c) dejandemoverse.
d) nosealteran. e) seordenanms.
2. Enlosdascalurosos,losmaterialesdeunaconstruccin
a) secontraen. b) sedilatan. c) seenfran.
d) secongelan. e) nosealteran.
3. Enuntermmetro,alaumentarlatemperatura,elmercuriose
a) contrae. b) reduce. c) dilata.
d) enfra. e) congela.
4. Silasmolculasdeuncuerposeagitanms,entoncessutemperatura
a) hadisminuido. b) haaumentado. c) sehareducidoalamitad.
d) nohacambiado. e) faltalamasadelcuerpo.
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigacmoinfluyeladilatacintrmicaenlaconstruccindeestructurasmetlicasyqualternativasseplantean.
2. Investigacmoinfluyelapresinatmosfricaenelpuntodeebullicindelagua.
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Unidad II
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actividades compLementarias transmisin deL caLor
Objetivo
Comprobarlasformasdepropagacindelcalorenformageneral.
Materiales
unmetrodealambregalvanizadoN11
unahojadepapelaluminiode10x10cm
mediopliegodecartulinadecolor
unavela
unaampolladeaguadestiladade5ml
tijeraparacortarpapel
cintaadhesiva
unalicate
Procedimiento
1. Quiebralaampollaporlapartemarcada.Solodebequedarlapartesuperior(pequea).
2. Enelpapelaluminiodibujaycortaunahlice,comosemuestraenlafigura
3. Con el alambre galvanizado forma unaestructuracomosemuestraenlafigura.Colocalaampollaenlapartecentraldelahlice.
4. Coloca la cartulina rodeando la estructura ysujtalaconcintaadhesiva.Luegoenciendelavela.Observaloqueocurre.
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Cuestionario
1. Quformasdepropagacindecalorexisten?Explicacadaunabrevemente.
2. Qucuerpossonbuenosconductoresdecalor?
3. Porqulahliceempiezaagirarluegodeunrato?Cmosedenominaestefenmeno?
4. Cmoaumentaraslavelocidaddegiro?
5. Cmoexplicaraslosresultadosdeesteexperimento?
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Unidad II
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repasoCapacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Laenergaqumicaestenlosalimentos.
El plstico y los combustibles provienendelpetrleo.
Elcobreesmejorconductordecalorqueeloro.
Laluzsolaryelcalorpuedenpropagarseenelvaco.
EnlaescalaKelvin,elpuntodeebullicindelaguaes100C.
En los slidos, el calor se transmite porconduccin.
SegnelS.I.,launidaddetemperaturaeselCelcius.
Lamaderaesunaislantetrmico.
La fuerza del viento es una fuente deenerganorenovable.
Entodassusformas,lamateriaseexpandecuandosecalienta.
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2. Completaadecuadamente.
Latemperaturadeuncuerpoesproporcionalal delaspartculasqueposee
dichocuerpo.
Uncuerpoparaelevarsutemperaturadebe calor.
Enlos ,elcalordetransmiteporconveccin.
Losresortesestiradosocomprimidosposeenenerga .
Lamedidadecalorquesedaoquitaauncuerposedenomina .
Lapalabraenergasignifica .
Uncuerpoenmovimientoposeeenerga .
Laenerga eslaqueposeenloscombustibles.
Laescalatermomtricamsempleadaenelmundoesla .
Laenerga seobtienedelamodificacindelosncleosdealgunostomos.
3. Relacionacorrectamente.
a) Fuentedeenergamsimportante,dedondeseobtieneelcombustible,elplstico,etc.
b) Materialmalconductordelcalor.
c) EscalamsusadaenEstadosUnidos.
d) Seaplicaeneltransporteyparalageneracinelctricaatravsdelosmolinosdeviento.
e) Energaproducidaporloselectronesenmovimiento.
f) Aumentodelasdimensionesdeuncuerpoalincrementarsutemperatura.
g) Tambinselesllamarecursosenergticos.
h) Formadetransmisindecalorenlosfluidos.
i) Laenergaalmacenadaenlosncleosatmicosyqueseaprovechaenlascentralesnucleares.
j) Laenergaquesetransfieredeunobjetoaotrodebidoaunadiferenciadetemperaturas.
energaelica calor
dilatacin petrleo
madera energanuclear
conveccin energaelctrica
Fahrenheit fuentesdeenerga
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Unidad II
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Aplicacin de la informacin
1. Quenergapotencialadquiereunamasade8kgalserelevadahastaunaalturade4m?(g=10m/s2)
a) 320J b) 250J c) 32Jd) 160J e) 400J
2. Unapersonaconfiebreregistrunatemperaturade40C,culessuvalorenlaescalaKelvin?
a) 323K b) 313K c) 333Kd) 335K e) 303K
3. Laenergaaprovechadadelmovimientodelasmareaseslaenerga
a) elica. b) nuclear. c) solar.d) mareomotriz. e) biomasa.
4. Formadetransmisindecalorquerealizanlasmolculasdelcuerpomsprximasalfococalorficoqueabsorbenenergadeesteylatransmitenalasmolculasvecinas.
a) conveccin b) conduccin c) radiacind) induccin e) contacto
5. Latemperaturadeungasencerradoenunrecipienteesde353K,culessulecturaexpresadaenFahrenheit?
a) 172F b) 182F c) 176Fd) 166F e) 152F
6. Enlosfluidos,latransmisindelcalorsedapor
a) conduccin. b) induccin. c) conveccin.d) contacto. e) radiacin.
7. Qualtura sedebeelevarunamasade30kgparaqueadquieraunaenergapotencialde5400J?(g=10m/s2)
a) 12m b) 15m c) 16md) 18m e) 24m
8. Qucantidaddecalorsedebesuministrara600gdeunpedazodehierroparaelevarsutemperaturade20Ca240C?(Cehierro=0,12cal/gC)
a) 16646cal b) 14916cal c) 14584cald) 14882cal e) 15840cal
9. Unapersonaconfiebreregistrunatemperaturade41C,culessuvalorenlaescalaKelvin?
a) 324K b) 314K c) 334Kd) 336K e) 304K
10.Qusustanciassedilatanms?
a) lasslidas b) laslquidas c) lasgaseosasd) lasfluidas e) cualquiersustancia
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de la informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
La energa radiante es la energaalmacenadaenelncleodelostomos.
En la escala Kelvin, el punto decongelamientodelaguaes0C.
Laenergaeslacapacidadqueuncuerpotienederealizarunaaccinotrabajo.
El calor fluye espontneamente delcuerpodemenortemperaturaaldemayortemperatura.
Latemperaturaindicaelgradodeagitacindelasmolculas.
Enlaconveccin,elairecalientebajayelairefrosube.
Los metales son malos conductores delcalor.
En la mayora de casos, los slidos seexpandenmsqueloslquidos.
Lafuerzadelasmareasesunafuentedeenergarenovable.
En los slidos, el calor se transmite porconveccin.
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Unidad II
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2. Completaadecuadamente.
Aldaroquitarcalorauncuerposepuedeaumentarodisminuirsu .
Laenergamecnicaeslasumadelasenergas y .
Enlos elcalorsetransmiteporconduc-
cin.
Lasfuentesdeenergaseclasificanen y
.
Alderretirseelhielo, caloryalcongelarseelagua, calor
Laplataesmejor queelhierro.
Enelvaco,elcalorsetransmitepor .
Enlosfluidos,elcalorsetransmitepor .
Uncuerpoubicadoaunaciertaalturatieneenerga .
Elcaloresla quesetransfieredeuncuerpoaotrodebidoaunadiferencia
entresustemperaturas.
Latemperaturaeslamedidadela delasmolculasdeuncuerpo.
La eslaformadepropagacindelcalorenloslquidosygases
3. Relacionacorrectamente.
a) Energaqueposeenloscuerposenmovimiento.
b) Lasplantaselaboransupropioalimentoconella.
c) Provenientederecursosquealmacenadosencantidadeslimitadas.
d) UnidaddelaenergayelcalorenelS.I.
e) Cantidaddecalornecesariaparaqueelgramodeunasustanciacambiesutemperaturaen1C.
f) EscaladetemperaturaenelS.I.
g) Temperaturadecongelacindelaguaenlacosta.
h) Significadodelapalabraenerga.
i) Buenosconductoresdelcalor.
j) Aumentodelasdimensionesdeuncuerpodebidoalincrementodesutemperatura.
calorespecfico 0c
metales biomasa
dilatacintrmica enaccin
cintica joule
kelvin energanorenovable
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Aplicacin de la informacin
1. Enlosfluidos,latransmisindelcalorsedapor
a) conduccin. b) induccin. c) conveccin.d) contacto. e) radiacin.
2. Enlosdasmuyfros,losmaterialesdeunaconstruccin
a) sedilatan. b) seexpanden. c) secontraen.d) secongelan. e) nosealteran.
3. Cuntascalorassedebensuministraraunbloquedecobrede800gparaelevarsutemperaturade
23Chasta273C?(Cecobre=0,09cal/gC)
a) 12400cal b) 18600cal c) 14200cald) 7200cal e) 18000cal
4. Culeslaenergacinticadeunatletade52kgdemasaquellevaunavelocidadde15m/s?
a) 2995J b) 5850J c) 4650Jd) 3240J e) 3800J
5. Laluzyelcalorsepropagancomoondas
a) mecnicas. b) electromagnticas. c) sonoras.d) longitudinales. e) armnicas.
6. Qusustanciassedilatanms?
a) lasslidas b) laslquidas c) lasgaseosasd) lasfluidas e) cualquiersustancia
7. Culdelassiguientesfuentesdeenergaesrenovable?
a) petrleo b) combustible c) gasnaturald) fuerzadelviento e) nuclear
8. Laenergaaprovechadadelmovimientodelasmareaseslaenerga
a) elica. b) nuclear. c) solar.d) mareomotriz. e) biomasa.
9. Unamasade5kgeslanzadaconunavelocidadde30m/s,aqualturasedebeelevarestamasapara
quelaenergapotencialgravitatoriatengaelmismovalorquelaenergacintica?(g=10m/s2)
a) 18m b) 36m c) 42md) 40m e) 45m
10.Cuntoskilogramosdecarbndeleasenecesitanparaproducir18000kcal?
a) 2,4kg b) 2,6kg c) 3,2kgd) 3,6kg e) 1,8kg
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigacmoinfluyeladilatacindelosmaterialesempleadosenlaconstruccin(cemento,fierro,etc.)
2. Investigacmofuncionanlostermmetrosdigitales.
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Aprendizajes esperados
Comprensin de informacin
Comprenderelconceptodeenergaysuimportanciaenlavidadiaria.
Identificaryanalizarlosdiferentestiposdepresin.
Conocerlaimportanciadelapresinatmosfrica.
Elaborarcuadroscomparativosconlasdiferentesformasdepresin.
Resolverproblemasutilizandoelconceptodepresin.
ComprenderlosprincipiosdePascalyArqumedes.
Indagacin y experimentacin
Aplicarlospasosdelmtodocientficoenunexperimentosobrepresinhidrosttica.
Investigarsobrelaspropiedadesdeloslquidos.
Fluidos en reposoUNIDAD III
En la Segunda Guerra Mundial, los barcos jugaron un papel importante porque permitieron el transporte de cientos de miles de soldados a los campos enemigos. Hoy, con los conocimientos sobre flotacin, se pueden construir inmensas embarcaciones, que son prcticamente edificios
flotantes. Estas construcciones reciben el nombre de trasatlnticos y se emplean para viajes de entretenimiento. El trasatlntico de la figura tiene una masa de 65 toneladas. Por qu los barcos que estn hechos de metal no se hunden?, qu fuerzas mantienen a un barco flotando?,
qu propiedades tienen los lquidos y los gases? Estas y otras preguntas sern absueltas en el desarrollo de la presente unidad.
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Unidad III 1Los FLuidos y sus propiedades
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Unidad III
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Los fluidosSon todas las sustancias que no ofrecen resistencia a cambiarsu forma.Porello, losfluidossedeformanconfacilidadporquesuspartculaspuedencambiardeposicin fcilmenteyadoptarlaformadelrecipientequeloscontiene.Unfluidopuedeserunlquido oun gas.
Los lquidos
Enun lquido, las fuerzas de cohesin entre susmolculas sonpequeas,debidoaesto susmolculas tienenmayormovilidadyadoptanlaformadelrecipientequelascontiene,manteniendosuvolumendefinido.Lahidrostticaes lapartedela fsicaqueestudialoslquidosenreposo.
Sabas que...Nuestrocuerpoestformadoaproximadamenteporun70%deagua.
Los gasesUngasnotienenivolumenniformadefinidosdebidoalmovimientocaticodesusmolculas,yaquelasfuerzasdecohesinentreellasesmuydbil.Losgasesllenantodoelvolumendelrecipientequeloscontiene.Laneumostticaeslapartedelafsicaqueestudialosgasesenreposo.
Propiedades de los lquidos en reposo Lasuperficiedeunlquidoqueestenequilibrioesplanayhorizontal.
Lafuerzaejercidaporunlquidosobreunasuperficiecualquieraessiempreperpendicularaesta.
Liq.
Los lquidos ejercer fuerzas perpendiculares sobre las paredes del recipiente que los contiene y sobre la superficie del
cuerpo ubicado dentro de l.
En una probeta se han colocado lquidos de diferente densidad. El lquido de mayor
densidad est en el fondo.
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Fsica
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Debido a la tensin superficial las gotas de agua toman la forma de esferas.
Agua del suelo
Agua y humedad
Ascenso por vasosconductores
Hacesconductores
El agua del suelo puede ascender por la planta gracias a la capilaridad.
La miel presenta una gran viscosidad, por esto fluye muy lentamente.
F
Gas
F
Gas
Al ejercer fuerza sobre el gas este disminuye su volumen.
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Unidad III
78
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Sntesis
puedenser:
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Losslidosyloslquidossonfluidos.
En un lquido, las molculas tiene pocamovilidad.
Debidoalatensinsuperficial,loslquidosasciendenporuntubocapilar.
La hidrosttica estudia los lquidos enmovimiento.
La superficiedeun lquidoen reposoesplanayoblicua.
Un lquido con mucha viscosidad fluyerpidamente.
2. Completaadecuadamente.
Los sonsustanciasquenoofrecenresistenciaacambiarsuforma.
Loslquidosylosgasesson .
Laoposicinquepresentaunlquidoalfluirsedenomina .
Ladensidadnosindicalacantidaddemateriacontenidaporunidadde .
Loslquidospuedensubirportubosdelgadosgraciasalapropiedaddenominada .
La estudialoslquidosenreposo.
Debidoala ,lasuperficiedeunlquidotiendeacontraer-
seyaformarunaesfera.
Laresistenciaquepresentanlosgasesalcomprimirsesedenomina .
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3. Relacionacorrectamente:
I. Tieneformayvolumenindefinidos.
II. Tieneformaindefinidayvolumendefinido.
III. Tieneformayvolumendefinidos.
a) slido
b) gas
c) lquido
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Lapartedelafsicaqueestudialoslquidosenrepososedenomina
a) mecnica. b) hidrosttica. c) esttica.d) neumosttica. e) dinmica.
2. Respectoalosfluidos,indicasiesverdadero(V)ofalso(F),segncorresponda.
I. Ofrecenresistenciaacambiarsuforma.
II. Puedeserunlquidooungas.
III. Tienenformadefinida.
a) FVV b) FVF c) FFFd) VFF e) VFF
3. Lapropiedaddeloslquidosdesubirporuntubodelgadoesla
a) viscosidad. b) densidad. c) tensinsuperficial.d) capilaridad. e) compresibilidad.
4. La noesunapropiedaddeloslquidos.
a) viscosidad b) compresibilidad c) tensinsuperficiald) densidad e) capilaridad
5. La eslapropiedaddelaceitedefluirlentamente.
a) compresibilidad b) viscosidad c) tensinsuperficiald) densidad e) capilaridad
1
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Crucifsica
1 2
3 4
5 6
7
8
9
10
11
Horizontal
3. Eslapartedelafsicaqueestudialoslquidosenreposo.
5. Eslapropiedadporlaquealgunassustanciasdisminuyensuvolumencuandoaumentalapresinsobreellas.
8. Poseenformayvolumendefinido,nosoncompresibles.
10. Eslaraznentrelamasadeunasustanciaysuvolumen.
11. Losfluidoslaadoptandelrecipientequeloscontiene.
Vertical
1. Eslaoposicinquemuestraunfluidoalasdeformacionestangenciales.
2. Tienenformaindefinidayvolumendefinido.
4. Debidoaestatensinseformanlasgotasenloslquidos.
6. CorrespondealafuerzaconquelaTierraatraecadaunidaddevolumendeunasustancia.
7. Sontantolquidoscomogases.
9. Sepuedencomprimirapreciablemente.
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
Loslquidossonfluidos.
Loslquidosenreposotienensusuperficieplanayhorizontal.
La neumosttica estudia los lquidos enreposo.
La fuerza ejercida por un lquido sobreuna superficie cualquiera es siempreperpendicularaestasuperficie.
En un recipiente que contiene doslquidos, el demenor densidad se ubicaenelfondodelmismo.
2. Completaadecuadamente.
La estudialoslquidosenreposo.
Laneumostticaestudialos enreposo.
Losfluidossonsustanciasquesedeforman .
Losfluidospuedenser y .
Los tienenformaindefinidayvolumendefinido.
Los tienenformayvolumenindefinidos.
La eslapropiedaddeloslquidosdeascenderportubosdelgados.
La esunapropiedadpor laque la superficiedel lquido se
comportacomounamembranaentensin.
La eslaresistenciaquepresentaunlquidoafluir.
La nosindicalarelacinentrelamasayelvolumenqueocupauncuerpo.
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3. Relacionacorrectamente:
I. Propiedaddeloslquidosdesubirportubosdelgados.
II. Resistenciaquepresentaunlquidoafluir.
III. Resistenciaquepresentauncuerpoadisminuirsusdimensiones.
a) viscosidad
b) compresibilidad
c) densidad
d) capilaridad
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. La eslapropiedaddeunlquidodeocuparlamenorsuperficieposible.
a) compresibilidad b) viscosidad c) tensinsuperficiald) densidad e) capilaridad
2. La eslapropiedaddetodasustanciaqueindicalacantidaddemateriacontenidaporunidaddevolumen.
a) viscosidad b) densidad c) compresibilidadd) tensinsuperficial e) capilaridad
3. Partedelafsicaqueestudialoslquidosenreposo.
a) mecnica b) neumosttica c) estticad) hidrosttica e) dinmica
4. Fasedelamateriaenlaqueelcuerpoposeeformayvolumendefinidos.
a) lquido b) gas c) fluidod) slido e) plasmtico
5. Propiedaddeloslquidosporlaqueuninsectosepuedeubicarsobresusuperficie.
a) capilaridad b) densidad c) compresibilidadd) tensinsuperficial e) viscosidad
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigasobrelaviscosidaddelosaceitesusadosenelmotordelosautomviles.
2. Investigasobrelasaplicacionesquepuedetenerlapropiedaddetensinsuperficialdeloslquidos.
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presin y densidad2
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PresinEsunamagnitudfsicaquenosindicaqufuerzanormalactaporcadaunidadderea.CuandounafuerzanormalFactasobreunasuperficieplanadereaA,lapresinvienedadapor:
Launidaddepresinenelsistemainternacionaleselpascal(Pa),queeslapresinejercidaporunafuerzade1Nsobreunreade1m2.
ejempLoUnafuerzade4800Nactasobreunreade6m2.Culeslapresinejercidaporestafuerza?
Solucin:Reconociendolosdatos:
F=4800N
A=6m2
Aplicandolafrmuladepresin,tenemos:
P AF=
P6m4800N 800N/m2
2= =
P=800pascal
Estoquieredecirquecadametrocuadradodesuperficieestsoportandounafuerzade800N.
La presin y el rea
Deloanterior,sededucequealtenermenorsuperficie,seejercemayorpresindebidoalaconcentracindefuerza.Poresto,podemosintroducirconciertafacilidadunclavoounatachuelaenlamadera,ascomocortarfcilmenteconuncuchilloounatijeraunpapel.
Conclusin: a menor rea hay mas presin.
Debido a la pequea rea de la punta del clavo, este ejerce una gran presin al aplicarse la fuerza y puede
penetrar en la madera.
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Porelcontrario,aumentandoelreadecontacto,disminuyelapresin.Poresolosesquimalesempleanraquetasenlospiesparadesplazarseenlanieve,deigualmanera,lasmquinaspesadas,comotractoresocamionesdegrancapacidad, tienenvariasruedas,paradistribuirsupesoenunamayorsuperficieydisminuirlapresindelocontrariosehundiranenelpavimento.
Conclusin: a mayor rea hay menos presin.
DensidadEsunamagnitudfsicaquesedefinecomoelcocienteentrelamasadeuncuerpoysuvolumen.Tambinsepuededecirqueeslacantidaddemasaporunidaddevolumenqueuncuerpoposee.SuunidadenelSistemaInternacionaleselkilogramo por metro cbico(kg/m3),aunquefrecuentementeseexpresaeng/cm3.
Vm=t
dondeesladensidad,meslamasayVeselvolumendelcuerpo.
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ejempLoUncuerpode4kgocupaunvolumende0,0025m3,determinarsudensidad.
Solucin:
Reconociendolosdatos:
m=4kg
V=0,0025m3
Aplicandolafrmuladedensidad,tenemos:
Vm=
0,0025m4Kg
3 =
1600Kg/m3=
Estoquieredecirqueunmetrocbicodeestecuerpotieneunamasade1600kg.
La densidad y la flotabilidad
Ladensidaddeuncuerpoestrelacionadaconsuflotabilidad.Unasustanciaflotarsobreotracuandosudensidadseamenor.Poreso,lamaderaflotaenelaguayelplomosehundeenesta;ladensidaddelamaderaesmenorqueladelagua,mientrasqueladelplomoesmayorqueladeesta.Siloscolocamosenmercurio,flotarnporqueesteltimotienemayordensidadqueambos.
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Densidades de diferentes slidos, lquidos y gasesTablas de densidades (25 C)
Slidos g/cm3 kg/m3
aluminio 2,7 2700
corcho 0,25 250
cobre 8,96 8960
hielo 0,92 920
hierro 7,9 7900
madera 0,20,8 200800
plomo 11,3 11300
vidrio 3,03,6 30003600
Lquidos g/cm3 kg/m3
acetona 0,79 790
aceite 0,92 920
aguademar 1,025 1025
aguadestilada 1 1000
alcoholetlico 0,79 790
gasolina 0,68 680
Leche 1,03 1030
mercurio 13,6 13600
Gases
(0 C, 1 atm)g/cm3 kg/m3
aire 0,0013 1,3
butano 0,0026 2,6
dixidodecarbono
0,0018 1,8
hidrgeno 0,0008 0,8
oxgeno 0,0014 1,4
2
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Sntesis
indica indica
PAF= P m
N Pascal (Pa)2= = D Vm= D
mkg3=
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Aprende ms...
Capacidad: comprensin de informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
La unidad de la densidad en el S.I. eskg/m3.
Lapresinnosindicaquefuerzaactaporcadaunidaddevolumen.
El aceite flota en el agua porque tienemenosdensidadqueelagua.
LaunidaddepresinenelS.I.eselpascal.
Siuncuerpoesmscompactoqueotro,tienemayordensidad.
La presin ejercida por una fuerza esinversamente proporcional al rea deapoyo.
2. Completaadecuadamente.
La nosindicaquefuerzaactaporcadaunidadderea.
Elhieloflotaenelaguaporquetiene densidadqueelagua.
LaunidaddelapresinenelS.I.es .
Ladensidadnosindicalacantidaddemateriacontenidaporunidadde .
Unapiedrasehundeenelaguaporquesudensidades queladelagua.
Losgasestienen densidadqueloslquidos.
Elvalordeladensidaddelaguaes kg/m3.
Siunlquidoflotasobreelaceite,esporquesudensidades queladelaceite.
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3. Relacionacorrectamente.
I. UnidaddeladensidadenelS.I.
II. UnidaddelapresinenelS.I.
III. UnidaddelafuerzaenelS.I.
a) Pascal
b) Newton
c) kg/m3
I. II. III.
Aplicacin de la informacin
1. Hallalapresinejercidaporunafuerzade4200Nalactuarsobreunasuperficiede8m2.
a) 425Pa b) 525Pa c) 625Pad) 125Pa e) 575Pa
2. Enlafiguramostrada,hallalapresinqueejerceelbloquequepesa1440Nsobresubaserectangular.
3m2m
1,5m
a) 180Pa b) 210Pa c) 240Pad) 300Pa e) 360Pa
3. Hallaladensidaddeuncuerpocuyamasaes8200Kgyocupaunvolumende8m3.
a) 1025kg/m3 b) 1050kg/m3 c) 1150kg/m3
d) 1250kg/m3 e) 1350kg/m3
4. Hallalamasadeunbloquedemaderacuyadensidadesde750kg/m3yocupaunvolumende2,8m3.
a) 2400kg b) 2200kg c) 2100kgd) 2500kg e) 2600kg
5. Hallaladensidaddeunbloquedegranitodeformacbica,sisuaristamide0,5mytieneunamasade475kg.
a) 3200kg/m3 b) 3500kg/m3 c) 3600kg/m3
d) 3800kg/m3 e) 3900kg/m3
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Practica en casa
Capacidad: comprensin de informacin
Manejo de informacin
1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:
Proposicin Justificacin
ElNewtones launidadde lapresinenelS.I.
Siuncuerpoflotaenelagua,sudensidadesmenorqueladelagua.
La presin es directamente proporcionalalreadelasuperficieencontacto.
Ladensidaddelaguaes1000kg/m3.
Ladensidaddelosgasesesmenorqueladeloslquidos.
2. Completaadecuadamente.
LaunidaddeladensidadenelS.I.es .
Lapresinrelacionadosmagnitudesfsicas: y .
Ladensidaddeuncuerpoes proporcionalalvolumendelcuerpo.
Uncuerposehundeenelaguaporquesudensidades queladelagua.
3. Relacionacorrectamente.
I. Ladensidaddelagua
II. UnidaddelaPresin.
III. Ladensidaddelmercurio.
a) Newton
b) 13600kg/m3
c) 1000kg/m3
d) Pascal
I. II. III.
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Aplicacin de la informacin
1. Magnitudfsicaquerelacionalamasayelvolumendeuncuerpo.
a) presin b) peso c) densidadd) potencia e) energa
2. Hallalapresinqueejerceunafuerzade7200Nalaplicarsesobreunasuperficiederea4,5m2.
a) 1600kg/m3 b) 1500kg/m3 c) 1800kg/m3
d) 1440kg/m3 e) 1240kg/m3
3. Si una superficie de2,4m2 soporta unapresinde7800Pa, cul es la fuerza aplicada sobre lasuperficie?
a) 18620N b) 17720N c) 18820Nd) 18720N e) 18920N
4. Determinaladensidaddelsiguientebloquedecemento,sisumasade4620kg.
2m1m
1,5m
a) 1520kg/m3 b) 1550kg/m3 c) 1570kg/m3
d) 1510kg/m3 e) 1540kg/m3
5. Determinaelvolumenqueocupaunbloquede270kgcuyadensidadesde900kg/m3.
a) 0,25m3 b) 0,35m3 c) 0,45m3
d) 0,30m3 e) 0,55m3
Capacidad: indagacin y experimentacin
1. Investigasobreladensidaddelaguaensusdiferentesfases.
2. Muestraenungrficocmovaraladensidaddelaguaconlatemperatura.
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presin hidrosttica3
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Presin hidrostticaEslapresinqueejerceunlquidosobreuncuerposumergidoenesteysedebealpesodellquidosobreelcuerpo.Tambinseejercepresinhidrostticasobrelasparedesdelrecipientequecontieneunlquido.
Lapresinhidrostticadependedelaprofundidadenlaqueseencuentraelpunto,deladensidaddellquidoydelaaceleracindelagravedad.
P g hliq= $ $
P:presinhidrosttica,enpascal(Pa=N/m2)
liq :densidaddellquido,enkg/m3
g:aceleracindelagravedad,enm/s2
h:profundidad,enmetros(m)
Liq.
La presin y la profundidadSiunosesumergeenelmarvariosmetrossentirlapresinhidrosttica,esdecirelpesoquetienesobreuno.Estodemuestraquelapresinhidrostticaesdirectamenteproporcionalalaprofundidad.
Liq.
Deloanterior,sededucequesitenemospuntosaigualprofundidadenunmismolquidoenreposo,estossoportarnigualpresinhidrosttica.Todoelconjuntodepuntosquecumpleestapropiedadformarnunalneahorizontalquesedenominaisbara.
C D
BAisbara
secumple:
i)
ii)
iii)
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Colegios
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P
Vasos comunicantesSellamavasoscomunicantesarecipientesdelquidoscomunicadosentres,generalmenteporsubase.Estosvasostienenlapropiedaddeque,encondicionesdeequilibrio,ellquidoquelosllenatieneigualpresinentodossuspuntossituadosalamismaalturay,consiguientemente,alcanzaunamismaalturaseacualsealaformadelosvasos.
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Principio de Pascal
Blas Pascal (16231662)Fue un notable filsofo y matemtico francs quedescubrielprincipioquellevasunombre.Tambininvent la primera calculadora mecnica y se leconsidera fundador de la teora matemtica de laprobabilidad.
La prensa hidrulicaLaaplicacinmsimportantedelprincipiodePascaleslaprensahidrulica.Estaconstadedosmbolosdediferente superficieunidosmedianteun lquido,de talmaneraque todapresinaplicadaaunodeellossertransmitidaalotro.Seutilizaparaobtenergrandesfuerzasenelmbolomayoralaplicarfuerzaspequeasen