EL CALOR Y LA TEMPERATURA

NOTA : Para ver las presentaciones, primero lee, la diapositiva y luego vete haciendo clip con el ratón

Adaptado por Marcelo Fdez Rguez para 4º ESO

Experiencia: fundamento del termómetro.

Podemos observar que al calentar el agua coloreada del recipiente ésta sube por la columna.

Esta experiencia funciona incluso con el calor de las manos.

Agua o alcohol coloreados.

Escalas de temperatura

¿Qué es el cero absoluto de temperatura?

Esta temperatura es imposible de alcanzar, pues el cuerpo o sustancia debería de estar totalmente aislado de cualquier fuente de calor, lo que no es posible.

enlace

Energía interna (U)

• Es la energía total de las partículas que constituyen un sistema.

• Es igual a la suma de todas las energías de rotación, traslación, vibración y enlace entre los átomos que constituyen las moléculas.

• Es una magnitud “extensivaextensiva”, es decir, depende de la masa del sistema.

• Es muy difícil de medir. En cambio es fácil determinar la variación de ésta (∆U).

La temperatura depende de la media de las energías cinéticas de las partículas de un cuerpo.

Temperatura = f (Energía cinética media)

Energía interna y temperatura

Energía interna = f (Temperatura)

Energía interna = f (Energía cinética media)

RELACIÓN ENTRE CALOR, ENERGÍA INTERNA Y TEMPERATURA

AUMENTA LA ENERGÍA INTERNA

LAS PARTÍCULAS SE AGITAN MÁS

AUMENTA LA TEMPERATURA

AL DAR CALOR

CALOR

EQUILIBRIO TERMICO

CONDUCCIÓNCONVECCIONRADIACION

PROPAGACIÓN

CONDUCCIÓN

La convección del calor.

Introduce en un recipiente con agua unas virutas de un material que se hunda en el agua pero que no sea muy pesado. Enciende el hornillo eléctrico y espera un poco a ver lo qué sucede.

¿Puedes explicar este fenómeno?

¿Qué demuestra esta experiencia?

CONVECCIÓN

La convección: La calefacción y la refrigeración.

Si te has fijado los aparatos de calefacción se colocan abajo, mientras que los de aire acondicionado se ponen altos. Seguro que si has entendido los procesos de convección sabrás por qué.

La convección: La calefacción y la refrigeración.

Si te has fijado los aparatos de calefacción se colocan abajo, mientras que los de aire acondicionado se ponen altos. Seguro que si has entendido los procesos de convección sabrás por qué.

La convección del calor y el clima.

El sol calienta el suelo. Este calienta el aire que se encuentra más cercano a él, que al hacerse menos denso asciende. Al llegar a zonas más altas se enfría y se hace más denso y desciende.

Estas corrientes de convección en la atmósfera son la razón de las borrascas y de los anticiclones.

La convección del calor y el clima: La formación de las nubes.

Al enfriarse el aire en las capas altas de la atmósfera el vapor de agua que transporta se condensa y forma las nubes.

La radiación del calor.

El calor del sol llega a la Tierra por radiación. El calor es una forma de radiación como la luz pero de longitud de onda más larga, radiación infrarroja.Como tal radiación es capaz de transmitirse como la luz, sin el soporte de ningún medio material y de ser reflejado. Es de esta forma como el calor del sol llega a la tierra.

RADIACIÓN

Radiación infrarroja

Calor y Trabajo. Efecto Joule

. Se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría.

1 cal=4.186 JCualquier sustancia

ΔEp proporcional alΔT del agua. Constante de proporcionalidad Ce del agua:4.186 J/(g ºC). Por tanto, 4.186 J de energía mecánica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1º C.

LOS EFECTOS DEL CALOR

1. Aumento de la temperatura.

2. Los cambios de estado.

3. Dilatación y contracción.

Aumento de Temperatura

• Q = m ce ∆T

• m masa del cuerpo.

• ∆T cambio de temperatura.

• ce calor especifico en cal/g ºC ó J/kg ºK

CALOR ESPECÍFICO (a 25 ºC)

SUSTANCIA cal/g ºC J/kg ·K

• Agua (líquida) 1,00 4180• Agua (hielo) 0,49 2050• Agua (vapor) 0,47 1960• Aceite de oliva 0,47 2000• Aire 0,24 1010• Aluminio 0,22 900• Alcohol etílico 0,59 2450• Oro 0,03 130• Granito 0,19 800• Hierro 0,11 460• Plata 0,06 240• Acero inoxidable 0,12 510• Madera 0,42 1760

Cambios de

estado

Q = m · L

Efecto del calor sobre la temperatura.

Fórmulas del calor

• Aumento de temperaturaAumento de temperatura:

Q = m· ce · ∆T

• Cambio de estado físicoCambio de estado físico:

QF = m · LF QV = m · LV

Dilatación

¿Los sólidos se dilatan al calentarlos?

Experiencia: Repite la experiencia anterior pero con una barra de cobre en lugar de una barra de hierro. Observa lo que sucede y saca las conclusiones oportunas.

0

vapor

¿Los líquidos se dilatan al calentarlos?

Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar el agua coloreada del recipiente ésta sube por la columna.

Conclusión: Los líquidos se dilatan con el calor.

Agua o alcohol coloreados.

Los gases también se dilatan al calentarlos

Hagamos la siguiente experiencia y observaremos que al calentar suavemente el aire del recipiente de cristal el globo se hincha sólo.

Conclusión: Los gases se dilatan con el calor.

Aire

MÁQUINAS TÉRMICAS

1. Termodinámica.

2. Máquinas térmicas.

3. Ejemplos.

.

• Todo el trabajo que se suministra a un sistema puede almacenarse como calor (energia interna)

• Sin embargo, el proceso contrario no es posible: “No todo el calor suministrado o absorbido por el No todo el calor suministrado o absorbido por el sistema y que hace aumentar U del mismo, puede sistema y que hace aumentar U del mismo, puede recuperarse en forma de trabajorecuperarse en forma de trabajo” ya que parte del calor se emplea en calentar un foco frío.

• |W| |Qabsorbido| – |Qcedido al foco frío| η = ————— =—————————————

|Qabsorbido| |Qabsorbido|

• También puede darse en tanto por 100.

2º principio de la Termodinámica

Máquina térmica

FOCO CALIENTE (T1)

FOCO FRÍO (T2)

W

Q1

Q2

Q1

Rdto=W

X 100

Q1

Rdto=Q2-Q1

X 100

Q1 – Q2 W

Máquina de vapor

Máquina frigorífica

FOCO CALIENTE (T2)

FOCO FRÍO (T1)

Q1 – Q2

WRdto=

Q1X 100

Q2-Q1

Rdto=Q1

X 100

Q1

Q2 – Q1 W

Q2