Download QUÉ ES EL CALOR Y CÓMO SE PRODUCE

TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA,
MECÁNICA DE FLUIDOS, CALOR Y TEMPERATURA
El presente trabajo se debe realizar en grupo de 5 estudiantes, deben responder cada una de
las preguntas justificando sus respuestas y resolver los ejercicios explicando el proceso
realizado, recuerda que se realizará una evaluación individual como sustentación del trabajo,
se debe entregar a más tardear el 2 de Junio del presente año.
1. ¿Cuántos julios tiene un kilovatio hora?
2. Expresa en función de sus unidades la relación entre julio y wattio; julio y newton;
wattio y newton.
3. ¿Qué sucede cuando dos cuerpos de diferente temperatura se ponen en contacto? (de
donde a donde fluye el calor) ¿influye el tamaño con la transferencia?
4. Explica cada uno de los estados de la materia: Sólido, líquido, gaseoso y su proceso
de transformación de un estado a otro.
5. Explica que le sucede a las moléculas y a la energía, de un una sustancia al pasar de
un estado a otro.
6. Explica las escalas de temperatura (ºC, ºK, ºF, ºR) ¿a qué temperatura hierve y se
congela el agua en cada una de éstas escalas?
7. Explica y da ejemplos de la transferencia de calor por: inducción, convección y
radiación.
8. ¿Cuáles son las unidades de calor, defínelos y expresa sus equivalencias?
9. Define con tus palabras y explica las diferencias entre los siguientes conceptos:
capacidad calorífica, calor específico, y calor latente.
10.Explica en qué consisten y cuál es la diferencia entre los siguientes procesos:
isobáricos, isocoro, isotérmico y adiabático.
11.Explica en qué consisten las siguientes teorías y teoremas (escribe sus ecuaciones)
Ley cero de la termodinámica, Primera ley de la termodinámica, segunda ley de la
termodinámica y teorema de Carnot.
12.Explica en qué consiste la dilatación térmica (lineal, superficial y volumétrica),
mediante que ecuaciones se determinan.
13.Explica en qué consiste ilustrando mediante un gráfico y escribe sus ecuaciones de
las leyes de los gases: ley de Boyle o isotérmica, ley de Charles o isobárica, ley de
Gay - Lusac o isométrica.
14. ¿Qué son energías renovables y energías no renovables? Da ejemplos.
15. Escribe un concepto y un ejemplo de cada uno de las energías siguientes: a) Energía
solar, b). Energía hidráulica, c). Energía eólica, d) Energía maremotriz, e). Energía
geotérmica, f). Energía nuclear.
RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS
1. Un motor tiene una potencia de 20 kilovatios. Con qué velocidad subirá una plataforma
de 800 kg. de masa?
2. Un cuerpo de 2 Kg de masa se encuentra inicialmente a una altura de 100 m y se deja
caer libremente. Calcula la energía potencial, la energía cinética y la energía mecánica
del cuerpo a esta altura. Y cada vez que descienda 25 m
3. ¿Qué trabajo se debe realizar para triplicar la velocidad de un cuerpo que posee 10
4.
5.
6.
7.
8.
julios de energía cinética inicial?
Se desea construir una prensa hidráulica para ejercer fuerza de 1000 kgf ¿Qué área
deberá tener el pistón grande si sobre el menor, de 30 cm2, se aplica una fuerza de 50
newton?
Una piedra pesó 250 newton en el aire y 150 newton en el agua ¿Cuánto vale su peso
específico?
Un submarino naufragó a 50 m de profundidad y se le abrió un agujero circular de 10
cm de radio. Calcular la cantidad de agua que le entró en dos minutos.
A 20ºC y 760 mm de Hg de presión se cierra herméticamente un recipiente de vidrio,
se coloca en agua hirviendo, es decir, la
temperatura aumenta a 100ºC, calcula la presión
del aire encerrado.
Calcula la presión que ejerce el prisma del
gráfico, al apoyarlo sobre una superficie con cada
una de sus caras
QUÉ ES EL CALOR Y CÓMO SE PRODUCE?
El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y
moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas
estén en constante movimiento, rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocándose
unas con otras. El movimiento de los átomos y moléculas crea una forma de energía llamada
calor o energía térmica, que está presente en todo tipo de materia. Incluso en los vacíos más
frío de espacio hay materia que posee calor, muy pequeño pero medible.
La energía puede presentarse de muy diferentes formas y pude cambiar de una a otra.
Muchos tipos de energía pueden convertirse en calor. La energía electromagnética (luz), la
electrostática (o eléctrica), la mecánica, la química, la nuclear, el sonido y la térmica, pueden
calentar una sustancia haciendo que se incremente la velocidad de sus moléculas. Si
ponemos energía en un sistema éste se calienta, si quitamos energía se enfría. Por ejemplo,
si estamos fríos podríamos ponernos a saltar para entrar en calor.
Ejemplos de energía que pueden convertirse en energía térmica (calor). La energía
mecánica se convierte en energía térmica siempre que botamos una pelota. Cada vez que la
pelota rebota en el suelo parte de la energía de su movimiento (energía cinética) se convierte
en calor, haciendo que la pelota cada vez rebote menos.
La energía térmica puede ser transferida de unos objetos a otros haciendo que se calienten.
Cuando calentamos agua en una cazuela, el calor de la estufa hace que las moléculas de la
cazuela empiecen a vibrar más deprisa, haciendo que la cazuela se caliente. El calor de la
cazuela hace a su vez que las moléculas de agua se muevan más deprisa calentándose. Por
lo tanto cuando calentamos algo no estamos más que incrementando la velocidad de sus
moléculas.
La energía eléctrica se convierte en energía térmica cuando usamos estufas eléctricas,
tostadores o bombillas. Nuestros cuerpos convierten la energía química de los alimentos que
comemos, en calor. La luz del Sol se convierte en calor y hace que la superficie de la Tierra
esté caliente.
Cuanta más energía se mete en un sistema, más activas se ponen sus moléculas. Cuanto
más rápidas se mueven las moléculas, más energía térmica o calor producen. La cantidad de
calor en una sustancia está determinada por qué tan rápido se mueven sus moléculas.
QUÉ ES LA TEMPERATURA?
Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto
significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas. En un gas,
por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades algunas se mueven rápido y otras más lentamente.
La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia.
Como lo que medimos es su movimiento medio, la temperatura no depende del número de
partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura
de un vaso de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo,
a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de
agua más que el vaso.
Nosotros experimentamos la temperatura todos los días. Cuando hace calor o cuando
tenemos fiebre sentimos calor y cuando está nevando sentimos frío. Cuando estamos
hirviendo agua, hacemos que la temperatura aumente y cuando estamos haciendo polos o
ç
Resumen: El calor es la energía que tiene un objeto debida al movimiento de sus átomos y
moléculas que están constantemente vibrando, moviéndose y chocando unas con otras.
Cuando añadimos energía a un objeto, sus átomos y moléculas se mueven más deprisa,
incrementando su energía de movimiento o calor. Incluso los objetos más fríos poseen algo
de calor porque sus átomos se están moviendo.
La temperatura es una medida de la energía media de las moléculas en una sustancia y no
depende del tamaño o tipo del objeto.
DE ACUERDO A LO APRENDIDO EN EL TEXTO RESPONDE LAS SIGUIENTES
PREGUNTAS
1. Explica físicamente si los ritmos musicales de cada región tiene que ver con el calor y
la temperatura de estas.
2. Explica 5 ejemplos diferentes a los del texto, donde la energía se convierte en calor.
3. Cuando una persona realiza una carrera atlética comienza a sudar, explica
físicamente, que pasa con su temperatura antes y después de sudar, que pasa con su
energía calorífica y el movimiento de sus moléculas.
4. Depende la temperatura de una sustancia del tamaño de ésta.
5. Explica la diferencia entre calor y temperatura.
6. Realiza el siguiente experimento: tome dos recipientes transparentes de agua y un
colorante alimenticio (fresco royal) Llene un recipiente de agua caliente y otro de agua
fría (con la misma cantidad de agua). Cuando el agua esté quieta ponga una gota de
colorante alimenticio (fresco royal) en el centro del recipiente. A medida que las
moléculas de agua chocan con las moléculas del colorante, el colorante se expandirá.
En que recipiente se expande con mayor rapidez el colorante ¿por qué?
7. Tenemos un vaso de agua hirviendo y una olla de agua hirviendo ¿Qué objeto
contiene más calor ¿por qué? ¿Qué objeto contiene mayor temperatura ¿por qué?
8. Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto,
habrá transferencia de energía entre ellos ¿por qué?
9. Si los objetos tienen diferente temperatura ¿Habrá transferencia de energía?
10. Si en las dos preguntas anteriores son afirmativas de donde a donde se transfiere la
energía?
11. ¿Qué pasa con la energía de un cuerpo cuando está cambiando del estado sólido al
estado líquido?
12. ¿Qué pasa con la energía de un cuerpo cuando está cambiando del estado Líquido al
estado sólido?
13. Escoge la respuesta correcta ¿Es correcto pensar que la temperatura es la cantidad
de calor que almacena un cuerpo?
a) No, la temperatura mide la energía total de agitación de las partículas de un cuerpo
b) Sí, la temperatura mide el calor medio de las partículas de un cuerpo
c) No, la temperatura mide la energía media de agitación de las partículas de un cuerpo
d) Sí, la temperatura mide el calor total de las partículas de un cuerpo