Seminario Multimedia Fenomenos Termicos

8/14/2019 Seminario Multimedia Fenomenos Termicos

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ModelosModelos

MecnicosMecnicos

de lasde las

SustanciasSustancias


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Slidos

Las molculas tienen gran cohesin, es

decir que hay gran energa potencial

entre la molculas (EP); tambin existe poca movilidad de las molculas

(vibracin) , es decir que hay poca

energa cintica (EC)

< PC EE


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Lquidos

Las molculas tienen menos

cohesin, es decir que ha

disminuido la EP y la vibracinha aumentado, entonces

aument la EC. PC EE


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Gases

Las molculas tienen

muchsimo menos cohesin,

o sea que hay poca EP; lavibracin ha aumentado ms

que en los lquidos, es decir

que aument en gran

medida la EC.

> PC EE


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EnergaEnergaInternaInterna


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Temperatura

De los modelos mecnicos moleculares se puede concluir que en el interior de todo cuerpoexiste un tipo de energa a la que denominaremos Energa InternaEnerga Interna que se calculara asi:

+=

PC

EEU

Para medir la energa interna de una sustancia habra que sumar la EC de todas las

molculas y la energa potencial que hay entre estas, pero ser posible medir lo indicado?

Es un parmetro macroscpico que mide

el grado de agitacin molecular promedio

que tienen las molculas.De all se deduceque la temperatura est relacionada en

forma directa con la Ec de las molculas.

Unidades: Celsius(C) o Kelvin (K)

30C 60C

La respuesta es que NONO se puede medir por la gran cantidad de partculas en constante

interaccin y movimiento, entonces se usan otros parmetros como: temperatura, presin,volumen, etc, para darnos una idea de la energa interna en una sustancia.


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Ahora veamos que ocurre si se colocamos dos sustancias a diferente temperatura:

Se observa que al cabo de un

tiempo las sustancias mezcladasalcanzan una misma temperatura

denominada Temperatura deTemperatura de

Equilibrio (Teq).Equilibrio (Teq).

Las molculas con mayor energa

cintica interactan con las de menor

energa y seden parte de su energa

interna. Esta energa transferida debido

a una diferencia de temperatura se le

denomina Calor (Q).Calor (Q).

Teq = 42,5CTeq = 42,5C


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Para representar en forma prctica la transferencia de calor usamos un diagrama lineal

de temperaturas, tal como se muestra.

Donde:

QG: calor ganado

QP: calor perdido

QG QP

mBmA

mA + mB


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EFECTOS QUEEFECTOS QUE

OCASIONA ELOCASIONA EL

CALORCALOR

Cambio de temperatura

Cambio de fase

Variaciones en las dimensiones geomtricas de los cuerpos (Dilatacin)


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CAMBIO DE TEMPERATURA

Calor Sensible (Qs)

Es la cantidad de calorque se requiere para que

una sustancia cambie de

temperatura.

Si se encienden ambas cocinas y se desea que alcancen la misma temperatura (80C) se requiere

dar ms calor a la que tiene mayor masa de agua.

Adems cuando mayor es el calor que se le transmita , mayor ser su temperatura.

De esto se puede concluir:

TmKQS =

Esta constante se

denomina Calor

Especfico (Ce).

Pero qu significa el calor especfico?

Es la cantidad de calor, por unidad de masa,

que debe ganar o perder una sustancia para

variar su temperatura en 1C

Ce

mDPQS

TDPQS


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Sustancia Calor

especfico

Agua lquida 1

Agua slida

(hielo)

0,5

Agua gaseosa

(Vapor)

0,5

Aluminio 0,22

Ejemplo: Queremos baarnos con agua tibia

(50C) y tenemos 20 litros de agua a

temperatura ambiente (18C); Cunto calor

se requiere para nuestro propsito?

Solucin:

calKQ

Q

TmCeQ

S

S

S

840

)1850()1020(13

=

=

=

Capacidad calorfica (Cc)

Es la cantidad de calor que requiere ganar o perder una

sustancia para variar su temperatura en 1C.

Qu significa que un recipiente tenga Cc = 40cal/C?

SQCcT

Por cada 40cal ganados o perdidos la temperatura del

recipiente aumenta o disminuye en 1C

Tabla con algunos calores especficos

SQ Cc T


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EQUIVALENTE EN AGUA(EqH2O)

Es la cantidad de agua que al ganar o perder la misma cantidad de calor

T T

que la sustancia cambia su temperatura en el mismo valor

sustancia

H2O

Qs Qs ganado porel recipienteQ

ganado porel aguaQ

Cc T (1) 2H Om T

2H OEq

Por lo tanto:2H O

Cc Eq


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PROBLEMA N 6

QGANADO QPERDIDO

20C Teq= 40C 50C

ganado porel recipienteQ

ganado porel aguaQ

perdido porel metalQ

0,22(100)20

(1)200(20)

mCe(1110)10

0, 4 /mCe cal g C

METAL

Por lo tanto:


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PROBLEMA N 3

QGANADO QPERDIDO

22C 80C

ganado porel recipienteQ

ganado porel aguaQ

perdido porla esferaQ

( 22)T

(1)20( 22)T

0, 5 (100)10

32T C

ESFERA

70CT

Por lotanto:

30

Cc = EqH2O


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PROBLEMA N 7

EEP

t EE Pt

EE

ganado porel agua

Q Cem T 3

310 3600 (1) m (90)

28,8m Kg

P: Potencia elctrica (W)EE: Energa elctrica (J)

t: tiempo (s)

La EE se transforma en calor(efectoJoule),y este calor es absorbido poruna masa m de agua

Por lotanto:

potencia(W) tiempo(s)

(0,24)


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20m/

sV = 0

QDIS

fk

PROBLEMA N 4

Debido al trabajo de la fuerza de rozamiento la energa cintica del bloque

se transforma en calor.

Por dato:

Entonces:

Por lo tanto :

50%Ec ganado porel bloqueQ

2(20)50%

2

m (0,24) 0,3(1000 )m T

0,08T C


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CAMBIO DE FASE

Es el reordenamiento molecular que experimenta una sustancia debido a una variacin

en la interaccin de las molculas de la sustancia a determinadas condiciones de presin

y temperatura(condiciones de saturacin),por ejemplo analicemos al agua a 1atm y -5C:

Donde:

QT: Calor de

transformacin, que es el

calor necesario par que mgramos de una sustancia

cambie de fase.(cal/g)

-5C

Q

0C

Q

0C 0C 0C

T Q

50C

Q

100C

QT

100C100C

Q

150C


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Ejemplo: si queremos tomar gaseosa helada le agregamos un cubito de hielo (10g)

estando a 0C , si luego se derrite completadamente Cunto calor gan el cubito

para derretirse?

Solucin:TQ mL

L=80 cal

L=540 calL=80 cal

L=540 cal

TQ mLDonde:

L: Calor latente, que es el calor

necesario por unidad de masa que

cambia de fase

HIELO

0C VAPOR100C

AGUA

0C

AGUA

0C

10 80TQ

800TQ cal


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-40C 0C 0C 100C 100C

Qs1 QT1

PROBLEMA N 9

(1)

Qs2 QT2

sTOTALQ 1sQ 2sQ 0, 5 m(40) m (100) 120sTOTALQ m

T totalQ 1TQ 2TQ m (80) m(540) 620T totalQ m

Por lotanto:

120

620

sTOTAL

T total

Q m

Q m

6

31

sTOTAL

T total

Q

Q


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20C100C100C

QT1

PROBLEMA N 10

Qs2

extradototalQ 1sQ 2sQ1TQ

Por lotanto:

120C

Qs1

(1)0, 5 (80)extradototalQ (10) 20 (10) (10)(540)

fusinQ mL


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T(C)

Q(cal

)

-10

200

300

400

40

fusi

n

f.lq

uid

a

PROBLEMA N 12

f.s

lida

En la fusin el slido recibe un calorigual a 300-200=100cal. Con este

calor se fusionan los 20g del slido.

fusinQ mL 100 20L

5 / L cal g Por lotanto:


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