Download ¿qué es energía interna?

INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
PROFESOR: Harold Ospina Bedoya
TEMA: Calorimetría - guía 1 de 2
INTERGRANTES __________________________________________ NOTA______________
COMPETENCIAS COGNITIVAS:
1. Hallar las relaciones entre energía interna de un sistema termodinámico, trabajo y transferencia de
energía térmica, y expresarlas matemáticamente.
COMPETENCIAS COGNOSCITIVAS:
- Solucionar problemas que involucren las relaciones de energía interna de un sistema termodinámico, trabajo
y transferencia de energía térmica, y expresarlas matemáticamente.
COMPETENCIAS CIUDADANAS:
CONVIVENCIA Y PAZ: Participo constructivamente en iniciativas o proyectos a favor de la no-violencia en el
nivel local o global.
COMPETENCIA LABORAL GENERAL:
Concentración (TIPO INTELECTUAL)
ACTITUD EMPRENDEDORA:
Pensamiento flexible: apertura al cambio de manera crítica, razonada y reflexiva.
CONCEPTOS (TEMAS):
1. CALORIMETRIA.
2. Definición de calor y temperatura
3. Dilatación térmica.
4. TRANSFERENCIA DE CALOR TERMODINAMICA.
5. Principios de la termodinámica
6. Procesos y ciclos termodinámicos.
7. Maquinas térmicas y refrigeradores
PROYECTOS TRANSVERSALES:
DEMOCRACIA: minorías étnicas y sus derechos
CRITERIOS DE DESEMPEÑO
Reconoce los principios y procedimientos de la termodinámica, aplicando estos
conocimientos en la solución de retos prácticos que los involucren de forma disciplinada
y responsable.
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METODOLOGÍA.
Esta actividad aplica la pedagogía de la pregunta de Freire y el Modelo Socrático de la
Mayéutica, para ello, los estudiantes deben ir respondiendo a las preguntas a medida que
van descifrando los conceptos, practicando la dialogicidad de Paulo Freire. La actividad
está apoyada en videos y diapositivas, buscando mediante estos recursos, el desarrollo
óptimo de las competencias escritas.
COMPETENCIA LABORAL GENERAL: Concentración (TIPO INTELECTUAL)
¿Qué piensas de los siguientes videos? - Responde en la guía y en el cuaderno.
Video 1 – Video 2
Tomado de: www.youtube.com/watch?v=C7txEsVpKKM
https://www.youtube.com/watch?v=1vkJBmQxB5I
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MAPA CONCEPTUAL
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TEMA: Calorimetría - guía 1 de 2
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Actividad No 1: Lea el concepto de calor, temperatura, transferencia de calor y
parafraséelo en el cuaderno.
DEFINICIÓN DE CALOR.
El calor es la transferencia de energía
térmica entre dos cuerpos de diferente
temperatura, la energía térmica está
relacionada con el movimiento de
átomos y moléculas.
DEFINICIÓN DE TEMPERATURA.
La temperatura de un objeto es una
medida de la rapidez del movimiento de
vibración, o agitación de sus átomos y
moléculas, en otras palabras, es una
medida de energía cinética promedio de
sus moléculas, conforme a este
movimiento de moléculas sube o
disminuye, la temperatura aumenta o
baja, lo que nos dice que tan caliente
está un cuerpo es su temperatura, misma
que se expresa por medio de un número
que corresponde a una marca en una
escala gradual, hay diferentes escalas:
Celsius, Fahrenheit y Kelvin.
TRANSFERENCIA DE CALOR.
El calor se transmite en forma espontánea entre dos cuerpos de diferentes temperaturas.
Si se coloca en la mano una piedra caliente a 40 grados centígrados, abra una
transferencia de energía térmica del calor de la piedra a la mano, la cual se calentará, pero
si se pone un hielo, esta cederá energía térmica o calor al hielo, el cual se derretirá y la
mano se enfriará, el cuerpo más caliente le transfiere energía térmica al cuerpo más frío.
También se transmite calor cuando alguien se acerca a una fogata, el calor del fuego se
transmite al aire, y de este al cuerpo que se caliente, el cuerpo que cede energía se enfría
y el otro se calienta.
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El calor siempre viaja de algo más caliente a algo más frío, al paso del tiempo ambos
alcanzan la misma temperatura alcanzando el equilibrio térmico.
La transferencia de calor ocurre de 3 formas: Conducción, convección e irradiación.
ACTIVIDAD No 2.
Luego de haber parafraseado en el cuaderno y haber visto los videos anteriores realice el
análisis de calor, temperatura y transferencia de calor
Calor:_____________________________________________________________________
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Temperatura:______________________________________________________________
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Transferencia de
calor:_____________________________________________________________________
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Video No. 1: Definición de calor.( https://www.youtube.com/watch?v=RCjWgqyNguw)
Video No. 2: Definición de temperatura
(https://www.youtube.com/watch?v=GTWWA9B21l0)
Video: Como se puede medir la temperatura:
(https://www.youtube.com/watch?v=HBEjI-w8JqU)
Video No. 3: Transferencia de calor: (https://www.youtube.com/watch?v=8LWmFqJ5HpI)
ACTIVIDAD No. 3.
Luego de ver los videos anteriores, escriba nuevamente lo que entiende por estos tres
conceptos.
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ACTIVIDAD N° 4: Metodología de la pregunta: si has puesto atención a los videos
anteriores responderán fácilmente a las siguientes preguntas.
1. Sabemos que una piedra caliente de 40 ºC puesta sobre la palma de la mano
transferirá energía térmica o calor hacia la mano haciendo que esta se caliente,
teniendo esto en cuenta ¿qué pasaría si en lugar de la piedra caliente se sostiene
un cubo de hielo? ¿Qué cuerpo transfiere calor al otro? Justifica tu respuesta.
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2. Tenemos un iceberg y una taza de agua hirviendo, ¿Cuál de los dos cuerpos
resulta con más energía térmica que el otro?¿porque?
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3. ¿por qué dos cuerpos pueden llegar a obtener el al equilibrio térmico?
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4. Mencione 3 ejemplos en donde pueda ocurrir un equilibrio térmico.
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5. Aun cuando un cuerpo está en reposo sus átomos y moléculas se mueven al azar
de manera constante en virtud a lo cual tienen una Energía promedio asociada,
también llamada Energía _____________________.
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6. ¿Una estufa transmite calor por radiación o convección?
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7. ¿qué es la transferencia de calor?
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8. El viento es una forma natural de transferir energía por: Maque con una X la opción
que crea correcta.
a) Convección
b) Radiación
c) conducción
CONDUCCIÓN, CONVECCIÓN Y RADIACIÓN.
CONDUCCIÓN.
Se produce en sólidos, si caliento una barra de hierro en
una esquina, toda la barra estará a la misma
temperatura en cuestión de poco tiempo, también
ocurre en sólidos estancados, por ejemplo, si tengo agua
caliente en un vaso, y pongo una cuchara, el calor se
transmite del agua caliente a la cuchara.
∆𝑇
Ley de Fourier: q=kA∆𝑥
Donde: q=calor.
K=constante de conductividad térmica
A=área de la superficie que atraviesa
∆𝑇 = Variación de la temperatura
∆𝑋 =Variación de distancia
CONVECCIÓN.
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La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque
se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con
diferentes temperaturas.
La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama
convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por
ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la
que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras
que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente.
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley
del Enfriamiento de Newton:
Donde es el coeficiente de convección (o coeficiente de
película),
es el área del cuerpo en contacto con el
fluido,
es la temperatura en la superficie del cuerpo y
es la temperatura del fluido lejos del cuerpo. (Tomado de la
wiki pedía).
RADIACIÓN.
Transferencia de calor entre dos sustancias que no tienen que estar en contacto, pueden
estar separadas por el vacío, la más caliente irradia energía en forma de ondas
electromagnéticas que son absorbidas por cuerpos más fríos.
El Sol Y las demás estrellas emiten ondas electromagnéticas de diferente longitud de onda
y frecuencia, las que llegan a la superficie terrestre corresponden al infrarrojo, la luz
visible y los rayos ultravioleta, con la vista sólo podemos percibir la luz, sin embargo
también nos llega radiación infrarroja que es el calor que sentimos y cierta cantidad de luz
ultravioleta que es la responsable del bronceado de la piel.
El filamento de un foco, la flama de una vela y las
llamas de una hoguera emiten luz visible, por eso
los utilizamos para ver, pero también emiten
radiación infrarroja que nos calienta aunque no la
veamos.
Si acercamos nuestras manos a una hoguera, se
calentaran por una transferencia de calor por
radiación.
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VIDEOS DE AFIANZAMIENTO
3 formas de transferencia de calor: https://youtu.be/E5chWfVLmHk
ACTIVIDAD No. 5: Metodología de la pregunta.
1. Vistos los ejemplos en el video anterior de las 3 formas de trasferir calor mencione
y grafique cual le pertenecía al método de de radiación, convección y conducción.
2. Mencione 2 ejemplos por cada forma de transferencia de calor y realícelo
gráficamente.
3. ¿La energía del sol llega a la tierra por conducción o por convección?¿por qué?
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4. ¿Porque motivo la temperatura de las ciudades costeras es relativamente
constante, mientras en el desierto puede variar considerablemente entre el día y la
noche? Marque con una X la opción que crea correcta
a) El calor específico del piso es mayor que el del agua, de tal forma que, en la
costa, se establecen brisas entre el mar y la tierra que limitan los cambios
de la temperatura.
b) Porque el agua, al evaporarse toma energía del medio, lo que refresca la
temperatura en las ciudades costeras.
c) Porque el calor específico del agua es muy grande, lo que brinda la inercia
necesaria para mantener la temperatura más o menos constate.
d) Porque, en el desierto, el aire mantiene una humedad relativa
prácticamente constante mientras en la costa esta varia grandemente
entre el día y la noche.
TERMODINAMICA.
Al hablar de termodinámica decimos que: “Es la rama de la física que estudia la
transformación de la energía y en particular la transformación de la energía calorífica
(calor) en otras formas de energía y viceversa.” (Alvarado García, 2010, p.3).
Ejemplos:
1. La conversión de energía eléctrica en calor, por medio de una resistencia.
2. La conversión de trabajo mecánico para obtener refrigeración.
¿QUÉ ES ENERGÍA?
“Es la capacidad que tiene un cuerpo o sistema de cuerpos para realizar un trabajo”
(Alvarado García, 2010, p.3).
El estudio de la termodinámica se basa en dos principios fundamentales, los cuales son los
siguientes:
1. “PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA conocido también como PRINCIPIO DE
EQUIVALENCIA DEL CALOR EN TRABAJO MECÁNICO”, el cual es una consecuencia del
principio de la conservación de la energía, que además establece la relación entre el
calor y el trabajo mecánico.
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2. “LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA conocido también como PRINCIPIO DE
CARNOT CLASIUS, que se refiere al grado de facilidad o dificultad para la conversión
del calor en trabajo, o del trabajo en calor” (Alvarado García, 2010, p.3).
TÉRMINOS UTILIZADOS EN TERMODINÁMICA:
PROPIEDADES: Característica observable de la sustancia. Ejemplo: Presión, volumen,
temperatura.
FASE: Diversas fases en que se puede encontrar una substancia, líquida, sólida, gaseosa.
ATMÓSFERA: Es una unidad de presión correspondiente al peso de una columna de aire,
de altura igual a la de la masa del aire al nivel del mar y a la latitud 45°.
1. Video las leyes de la termodinámica:
https://www.youtube.com/watch?v=4kWW6C1NSB4
2. Energía: https://www.youtube.com/watch?v=gmGAD2Z5k1g
a) ¿Cuál es la ciencia que estudia el movimiento del calor?
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b) El calor puede propagarse de formas diferentes cuales son:
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CALOR
Q=∆𝑈 + 𝑊
Donde:
𝑄 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 −
∆𝑈 = 𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 −
𝑊 = 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜
¿QUÉ ES ENERGÍA INTERNA?
“Es una forma de energía que poseen las substancias en virtud de su actividad molecular.
Se encuentra almacenada en los cuerpos debido a la actividad y configuración de sus
moléculas y a la actividad de los átomos en las moléculas.
Video de afianzamiento: “energía interna”:
https://www.youtube.com/watch?v=XCOqHmwi-Is
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1. La energía interna cinética debida a la velocidad con que se mueven las moléculas
y se manifiesta por la temperatura.
2. La energía interna potencial debida a la disgregación molecular.
En el estudio de la Termodinámica no se requiere calcular la cantidad total de energía
interna, sino únicamente las variaciones de energía interna.
∆𝑈 = 𝑈2 − 𝑈1
Sistema métrico U=kilocaloría.
Sistema inglés U=B.T.U” (Alvarado García, 2010, p.25).
En un sistema termodinámico debe tenerse en cuenta lo siguiente:
Q: Es positivo cuando absorbe calor – negativo cuando libera calor
W: Es positivo cuando el sistema lo realiza – Es negativo cuando se realiza sobre el
sistema.
∆𝑈: Es positivo cuando aumenta – Es negativo cuando disminuye
EJERCICIOS
1. Determina el cambio de energía interna que experimenta un sistema de vapor de
agua cuando recibe 6.000 joules en forma de calor y a su vez realiza un trabajo de
1200 joules. R=/ 4800 joules.
2. Sobre un sistema se realiza un trabajo de 1500 joules y se le suministran 2300
joules de calor. Cuál es la variación de la energía interna del sistema? R=/3800 J
3. Un sistema realiza un trabajo de 3540 joule y se le suministran 2300 joule de calor.
Cuál es la variación de energía interna del sistema? R=/-1240 J.
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4. Un sistema termodinámico libera 120 julios de calor a su vecindad y sobre el se
realiza un trabajo de 280j. Determine la energía interna final del sistema en julios si
la energía interna inicial es de 285,6 julios. R=/ 445,6 J.
BIBLIOGRAFÍA

Alvarado García, Rodolfo. Principios de termodinámica. México: Instituto Politécnico
Nacional, 2010. ProQuest ebrary. Web. 9 March 2015.
GLOSARIO.
Palabra 1.
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Palabra 2.
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_________________________________________________________________________
Palabra 3.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Palabra 4.
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_________________________________________________________________________
PALABRA OCULTA.
Datreominmiac: __________
ieganre: _____________
racol: __________
bojatra: ____________
ratutemepar:_____________
HISTORIA: Con las palabras ocultas que acabas de encontrar, redacta un texto chistoso.
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FORO.
¿Cuando el calor se transmite por convección y radiación puedo decir que a menor área se
transmite más rápido? ¿Por qué?
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ESTADOS DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO
Para describir el estado de un sistema termodinámico, se hace uso de las variables
macroscópicas: volumen (V), presión (P) y temperatura (T). Cuando un sistema
termodinámico experimenta un cambio en su estado, es decir, un proceso
termodinámico; este también se describe en función de las variables de estado (V, P, T) y
de la variación de las mismas.
Dependiendo de cómo varíe la presión, el volumen y la temperatura en un proceso
termodinámico, este puede clasificarse. Además, si una de dichas variables permanece
constante durante el proceso, entonces el estudio del mismo se facilita.
Los proceso en los que una de las tres variables de estado permanece constante son:
1. Proceso Isocórico: Es aquel que se da a volumen
(https://www.youtube.com/watch?v=neMhx0IPpek)
2. Proceso Isobárico: Es aquel que se da a presión
(https://www.youtube.com/watch?v=Rblp_5jxmJ8)
3. Proceso Isotérmico: Es aquel que se da a temperatura
(https://www.youtube.com/watch?v=fDHjWB-3rDs)
constante.
constante.
constante.
Un diagrama P vs V es una representación gráfica de un proceso termodinámico. La
representación de los procesos mencionados con anterioridad en dicho diagrama es el
siguiente:
DIAGRAMA 1: Proceso Isobárico.
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DIAGRAMA No.2: Proceso Isocórico.
DIAGRAMA No. 3: Proceso Isotérmico.
DESARROLLANDO MI MENTE.
De acuerdo a la siguiente figura.
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1. De los procesos representados en la figura, pueden considerarse isocóricos los procesos:
a) BD y AC
b) AC y BD
c) BA y DC
d) Ninguna de las anteriores
2. Los procesos que pueden catalogarse como expansiones isobáricas son:
a) BD y AC
b) BA y DC
c) DC Y AB
d) Ninguna de las anteriores
3. Un sistema termodinámico liberta 100 julios de calor a su vecindad y sobre él se realiza un
trabajo de 280J. Determine la energía interna final del sistema en julios si la energía
interna inicial es de 250 J.
4. Sobre un sistema se realiza un trabajo de 1200 joules y se le suministran 2000 joules de
calor. Cuál es la variación de la energía interna del sistema?
1. Observe las gráficas, y escriba lo que representan según lo aprendido en termodinámica.
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2. Qué significan las gráficas?
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3. Proponga 3 retos relacionados con el tema y soluciónelos.
4. Describa un problema físico y plantee una pregunta objeto de investigación.
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PROYECTOS TRANSVERSALES:
DEMOCRACIA: minorías étnicas y sus derechos
Corto metraje de racismo: https://www.youtube.com/watch?v=HncyG4COyn0
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PROFESOR: Harold Ospina Bedoya
TEMA: Calorimetría - guía 1 de 2
INTERGRANTES __________________________________________ NOTA______________
1. Realiza un ensayo de una página en el cuaderno sobre el video.
2. Escribe 3 ejemplos en donde se puede presentar casos parecidos como el del
video.
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EVALUACIÓN
1. Proponga y resuelva 5 ejercicios parecidos a los vistos en la guía.
2. Haga un mapa conceptual donde muestre su competencia cognitiva.
3. Haga un ensayo de 1 hoja en el cual muestre su dominio sobre la competencia
cognitiva y cognoscitiva.
AUTOEVALUACIÓN
1. En media hoja, explique cómo ha sido su desempeño en el transcurso de esta guía,
analice su esfuerzo, su aprendizaje y anote su calificación de 1 a 5.
REFLEXIÓN
“Video de Mariano Osorio: https://youtu.be/98k_c8umnbc“
ACCIÓN SICOTRÓNICA
“Si un individuo es pasivo intelectualmente, no conseguirá ser libre
moralmente” (Jean Piaget)
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Participación y actitud en clase: 10%.
Desarrollo de la guía y solución de los ejercicios en el cuaderno: 20%.
Evaluación: 40%.
Autoevaluación: 10%.
Reflexión: 10%.
Acción sicotrónica:10%