Cobn, Alta Verapaz, Septiembre de 2,014TrabajoEL CALORCarrera Mdico y CirujanoCurso FsicaIngeniera Luisa AxCENTRO UNIVERSITARIO DEL NORTECUNOR -UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO DEL NORTE CARRERA: MEDICO Y CIRUJANO PRIMER CICLOCURSO:FISICACATEDRATICO: ING. LUISA AX

TEMA: CALOR

MONROY ESCOBAR, GERSON AVIDAN2014 41835OCHAETA FRUTOS, ZABDI2014 46008 MORALES RODRIGUEZ, LUCKI MARLENY2010 42099MORAN REQUENA, KATIA DEL PILAR2014 45712MOINO CUGU, ALLISON MARA2014 46188VASQUEZ GNGORA, THANIA MARA2013 44715MARTINEZ PONCE, LUC DANIELA2014 40036JUREZ JUREZ, NESTOR SAMUEL2014 45725TORRES ALVARADO, KLEMEN ESTHELA2014 40732RODRIGUEZ ZAVALA, GARY ROMEO2014 45856

COBN, ALTA VERAPAZ, 01 DE SEPTIEMBRE DEL 20145

INDICE1.INTRODUCCIONii2.OBJETIVOSiii2.1GENERALiii2.2ESPECIFICOSiii3.CALOR Y ENERGIA INTERNA13.1QU ES EL CALOR?13.2FENMENOS TRMICOS13.2.1Qu es la Energa Interna?23.3Variacin de la energa interna efectuando trabajo mecnico33.4Fenmenos relacionados con la Variacin de Energa Interna43.4.1Expansin o Dilatacin trmica:43.4.2Conveccin44.CALOR ESPECFICO65.CALORIMETRIA95.1UNIDADES DEL CALOR115.2UNIDADES TRADICIONALES DEL CALOR115.3PRINCIPALES EQUIVALENCIAS115.4PROPAGACIN DEL CALOR115.5CAPACIDAD TRMICA O CALORFICA (C)125.6CALOR ESPECFICO (CE)125.7EQUILIBRIO TRMICO135.8CALORMETRO135.9EQUIVALENTE MECNICO DE CALOR135.10CAMBIO DE ESTADO DE UNA SUSTANCIA146.CALOR LATENTE157.LA TRANSFERENCIA DE LA ENERGA TRMICA167.1Radiacin167.2Conduccin187.3Conveccin208.CALENTAMIENTO GLOBAL218.1EFECTO INVERNADERO228.1.1El vapor de agua228.1.2Dixido de carbono(CO2)228.1.3Metano238.1.4xido nitroso238.1.5Los Clorofluorocarbones (CFCs)238.1.6No son naturales los cambios de temperatura?238.2Ficha249.CONCLUSIONES2510.BIBLIOGRAFIA26

1. INTRODUCCION

La fsica es una de las ciencias ms extensas de nuestro estudio en el medio, y esto se debe a que esta tiene una amplia relacin temtica con otras ciencias tales como la matemtica la cual le brinda las pautas para actuar, la qumica lo cual se da en el rea de la fisicoqumica donde se estudia el porqu de los fenmenos y la electricidad como los son los casos de electromagnetismo pero el calor no es la excepcin.La termodinmica es la rama de la fsica y a la ves de la qumica encargada de evaluar el gasto de energa en determinados procesos o reacciones, este gasto energtico puede ser catalogado a gran escala de dos formas como endergonico cuando se requiere de energa para que suceda o exergonico cuando el producto del mismo libera energa. Todo fenmeno tiene una explicacin desde el punto de vista de la fsica de igual forma se da para el movimiento de la energa el cual es constante en nuestro medio, debido a que si este no existiera la vida no tendra un sentido en nuestro planeta. La energa proyectada en forma de calor es la que brinda la pauta inicial para que la vida exista, un ejemplo claro es el de la fotosntesis en las plantas, si esta no existiera no haba oxgeno y por lo tanto vida.El planeta tierra es un gran ente productor y consumidor de energa, esto es un ciclo que se resguarda a travs de mltiples tipos de energa. Por el acumulamiento de esta energa que no es liberada en determinada serie de procesos se origina un fenmeno que actualmente est sacudiendo a la humanidad el cual es el calentamiento global, lo que ocasiona un acumulamiento de gases y de energa en forma de calor sobre la atmosfera afectando de tal manera a la vida tal cual es.

2. OBJETIVOS2.1 GENERAL

Ampliar nuestros conocimientos relacionados con el tema del Calor.2.2 ESPECIFICOS

Estudiar cada uno de las partes en las que se divide el Calor, para conocer su estructura.

Analizar todas las manifestaciones y caractersticas en las que la energa se transforma en calor..

Conocer las causas del aumento en el calentamiento global.

3. CALOR Y ENERGIA INTERNA3.1 QU ES EL CALOR?

Cuando se transfiere energa de un cuerpo a otro porque las temperaturas de los cuerpos son diferentes se dice que se ha transferido energa calrica o calor. La energa calrica o calor fluye de los cuerpos ms calientes hacia los ms fros. Para entender cmo ocurre esto, es necesario apoyarse en el concepto de Temperatura.3.2 FENMENOS TRMICOS

Cuando tenemos fro en nuestras manos podemos hacer dos cosas para calentarlas, una de ellas, es acercarlas a un objeto que est ms caliente que nosotros y otra, frotar las manos entre si. En el primer caso, el calentamiento se produce por el contacto o la cercana de un objeto ms caliente que nosotros mismos, pero en el segundo caso, no hay objetos ms calientes que nosotros, son nuestras manos a la misma Temperatura.De manera similar podemos calentar un clavo de dos formas distintas: o metindolo en el fuego o golpendolo con un martillo. En un caso el clavo es calentado por algo ms caliente que l y en el otro por los golpes o por friccin entre las partes. En el lenguaje comn se habla de Calor suministrado en ambos casos; sin embargo, en el lenguaje de la Fsica la descripcin se hace con el concepto de energa. Segn esta visin, todos los cuerpos tienen una energa, llamada energa interna, que puede ser alterada interactuando con su entorno; cuando la interaccin ocurre por contacto con un cuerpo ms caliente o ms fro se habla de energa calrica, y cuando ocurre por friccin o por golpes con otro objeto material, como el caso del martillo y el clavo, se habla de energa mecnica o trabajo.

La imagen animada ilustra, en forma aproximada, como ocurre el intercambio de energa cuando dos cuerpos estn a diferentes temperaturas. El color naranja est asociado con una temperatura ms alta que el color verde. El color amarillo representa una temperatura intermedia alcanzada por los dos cuerpos despus de intercambiar energa calrica y obtener el equilibrio trmico (igual temperatura).En el lenguaje comn se habla del Calor suministrado en ambos casos, sin dar ninguna explicacin sobre lanaturaleza del Calorpero como se dice en laEvolucin Histrica del Concepto de Calor, este concepto ha experimentado cambios en el mbito de la Fsica, pasando a formar parte de un lenguaje diferente, el lenguaje de la energa: Segn esta visin, en ambos casos los cuerpos que interactan intercambian energa, producindose cambios en la temperatura a consecuencia de ellos.En este tipo de fenmenos, denominados trmicos debido a la importancia que tiene la temperatura en ellos, es necesario definir una magnitud fsica llamada energa interna, para describir en forma coherente lo que ocurre.3.2.1 Qu es la Energa Interna?

Para comprender los fenmenos trmicos es necesario imaginar los cuerpos materiales como almacenes de partculas dotadas de movimiento de diferentes tipos: vibracin, rotacin y traslacin. Cada uno de estos movimientos pueden ser transferidos a otra partcula que no lo tenga, mediante algn tipo de interaccin, como por ejemplo choques o acciones ejercidas a distancia. Se dice en estos casos que las partculas tienen energa, la cual puede ser aumentada o disminuida, aumentando cualquiera de estos tipos de movimientos o todos a la vez.

La Energa Total de un objeto material depende del nmero de partculas que tenga, de la energa cintica de cada una de ellas y de la energa proveniente de las interacciones entre ellas. Esta energa total es la Energa Interna que tiene el cuerpo.Esto quiere decir que un objeto material tiene mucha energa interna por tres razones: o porque tiene muchas partculas o tomos componentes, o porque sus tomos o partculas componentes tienen una energa muy alta., o ambas cosas a la vez, como ocurre en el caso de una estrella.Desde este punto de vista cuando calentamos un clavo ya sea con una vela o martillndolo, lo que se hace es incrementar la energa de sus partculas componentes, aumentando de esta manera su energa interna.Actualmente se habla de calor en Fsica solamente en aquellos casos donde se transfiere energa por diferencia de temperatura, las otras situaciones donde se produce calentamiento hay que explicarlas sin uso del trmino calor, como es el caso del calentamiento del clavo por efecto del martilleo sobre l.3.3 Variacin de la energa interna efectuando trabajo mecnico

Otra forma de calentar o enfriar un cuerpo es por medio del trabajo mecnico, ejemplos de esto ocurren cuando nos frotamos las manos para calentarlas, cuando nos lanzamos por un tobogn largo, cuando se martilla un clavo, cuando se pule la superficie de un carro y un sin nmero de otras experiencias donde los cuerpos se calientan por el mero roce entre sus partes, pero en ninguno de esos casos, el calentamiento de los cuerpos ocurre por el contacto con una fuente a ms alta temperatura.Para entender cmo ocurre la transferencia de energa, es necesario imaginar las superficies de los cuerpos en contacto y pensar que las partculas o tomos de una superficie estn interactuando con los tomos de la otra, transfirindose as el movimiento producido por las fuerzas que actan sobre ambos materiales.En estos casos la energa interna de ambos cuerpos aumenta porque aument su temperatura, es decir aument la energa de sus partculas, a consecuencia del roce entre los cuerpos.3.4 Fenmenos relacionados con la Variacin de Energa Interna

3.4.1 Expansin o Dilatacin trmica:Cuando un cuerpo es calentado de cualquier forma ya sea mediante el trabajo o mediante el calor, se produce un incremento de la energa interna del cuerpo, que da lugar a que sus tomos o molculas se alejen entre s, produciendo una expansin del material en la mayora de los casos y por consiguiente una disminucin de su densidad, es decir una disminucin de la masa del material por cada unidad de volumen ocupado.En las siguientes figuras se muestran diferentes formas de mostrar la expansin trmica dependiendo del estado fsico de la materia.3.4.2 ConveccinCuando calentamos agua en una olla, el fondo de la olla es calentado por una fuente de energa trmica, transmitiendo esta energa al agua que est en contacto con l. Esta agua sube hacia la parte superior, mientras el agua fra que est en la parte superior baja hasta al fondo para ser calentada, este proceso continuo hasta que toda el agua alcanza una temperatura igual y comienza a hervir.

Un fenmeno similar ocurre con el aire de la atmsfera, el cual es calentado por la superficie de la Tierra cuando la energa proveniente del Sol incide sobre ella, originando as las llamadas corrientes trmicas o termales de la atmsfera en las que se apoyan algunas aves para ascender en el aire sin tener que agitar las alas.El complejo sistema de vientos que existe en la atmsfera ocurre de manera similar.A este tipo de movimiento se llama conveccin natural o simplemente movimiento convectivo. Ocurre en los fluidos (gases y lquidos), mientras se mantenga una diferencia de temperatura entre partes de l.

4. CALOR ESPECFICO

Una calora es la cantidad de energa necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua, en un grado. La cantidad de energa es de 4.186J. La cantidad de energa necesaria para elevar en 1.0C de un kilogramo de alguna sustancia, vara dependiendo de la composicin de la sustancia. Por ejemplo la energa necesaria para elevar la temperatura en 1.0C de un kilogramo de cobre es de 387J.Tenemos que recordar que toda sustancia requiere de una cierta cantidad nica de energa por unidad de masa para elevar la temperatura en 1.0 CSi una cantidad de energa Q es transferida a una sustancia de masa (m), con lo que cambia su temperatura en T=TfTi .El calor especfico de una sustancia se define como:

C= La unidad de medida segn el Sistema Internacional es:Joule por kilogramo Grado Celsius(J/Kg.C)

La siguiente tabla enlista los calores especficos para varias sustancias. A partir de la definicin de calora, el calor especifico del agua es de 4186 J/Kg.C. Los valores citados son tpicos, pero varan dependiendo de la temperatura y si el estado de la materia es slido, liquido o gaseoso.

SustanciaJ/Kg. CCal/g. C

ALUMINIO9000.215

BERILIO18200.436

CADMIO2300.055

COBRE3800.0924

ALCOHOL ETILICO24300.581

GERMANIO3220.077

VIDRIO8370.200

ORO1290.0308

TEJIDO HUMANO34700.829

HIELO20900.500

HIERRO4480.107

PLOMO1280.0305

MERCURIO1380.033

SILICON7030.168

PLATA2340.056

VAPOR20100.480

ESTAO2270.0542

AGUA41861.00

Iniciando por la definicin de calor especfico, se puede expresar la energa Q necesaria para incrementar la temperatura de un sistema de masa m por T como:Q= mcTPor ejemplo:La energa requerida para aumentar la temperatura de 0.500 kg de agua en 3.00C .Q= (0.500 kg) (4186 J/Kg. C)(3.00 C)

Q= 6.28X

Ahora bien,tengamos muy presente estos dos datos: Cuando la temperatura aumenta T y Q son positivos y esta corresponde a la energa que fluye dentro del sistema. Cuando la temperatura disminuye T y Q son negativas y esta corresponde a la energa que fluye fuera del sistemaEl agua tiene el calor especfico ms alto comparado con otras sustancias comunes. Este alto calor especfico es responsable de las temperaturas moderadas localizadas en regiones cercanas a grandes cuerpos de agua. Conforme a la temperatura.

Conforme a la temperatura de un cuerpo de agua disminuye durante el invierno, el agua transfiere la energa hacia el aire, el mismo que transporta la energa hacia la tierra cuando los vientos predominantes se dirigen hacia estas. Imaginemos una playita, durante el da el sol aade de forma abrupta cantidades iguales de energa a la playa y al mar que la rodea, pero el calor especifico de la arena de la playa, hace que la playa alcance mayores temperaturas que el agua. Como resultado, el aire frio con mayor densidad empuja al aire caliente hacia arriba, debido a que es menos denso que el aire frio, se produce debido al Principio de Arqumedes, produciendo la suave brisa ocenica tan caracterstica de la playa. Debido a que el aire caliente se enfra gradualmente conforme se eleva, este eventualmente desciende, estableciendo el siguiente patrn de la ilustracin:

5. CALORIMETRIA

Rama de la fsica que se encarga de estudiar el comportamiento trmico de los cuerpos. Una tcnica para medir el calor especifico de un slido o un lquido es elevar la temperatura de una sustancia a un determinado valor, colocarla dentro de un recipiente con agua fra de masa y temperatura conocida, y medir la temperatura de la combinacin despus de que haya alcanzado el equilibrio. Definamos el sistema como la sustancia y el agua. Si se supone que el recipiente es un buen aislante, de manera que la energa no abandone el sistema, se puede asumir que el sistema est aislado. Los recipientes que poseen esta propiedad se denominan calormetros, y el anlisis que se lleva a cabo utilizando dichos recipientes se denomina calorimetra. El principio de la conservacin de la energa para un sistema aislado, requiere que el resultado neto de toda la energa que se transfiere sea cero, si una parte del sistema pierde energa, otra parte tiene que ganar energa debido a que el sistema es aislado y la energa no tiene a donde ms ir. Cuando un objeto caliente es colocado en agua fra de un calormetro, el objeto caliente se vuelve ms frio mientras que el agua se vuelve ms caliente. Este principio puede ser escrito.

Q fro = - Q caliente Qfro

Es positivo porque la energa est fluyendo en los objetos fros y Qcaliente es negativo porque la energa est abandonando el objeto caliente. El signo negativo de la derecha en la ecuacin asegura que el lado derecho es un nmero positivo, consistente con el lado izquierdo. La ecuacin es vlida nicamente cuando el sistema que describe est aislado. Los problemas en calorimetra involucran la solucin de la ecuacin anterior para una cantidad desconocida, ya sea nicamente el calor especfico o una temperatura.

Mientras no hay ms de dos sustancias involucradas, la ecuacin anterior se puede utilizar para solucionar problemas elementales de calorimetra. A veces, sin embargo, pude haber tres o ms sustancias que intercambian energa trmica, cada una a diferente temperatura. Si el problema requiere encontrar la temperatura final, puede no estar claro si la sustancia con la temperatura intermedia gana o pierde energa trmica. En tales casos, la ecuacin anterior no se puede utilizar confiablemente.Por ejemplo, suponga que deseamos calcular la temperatura final, de un sistema que consiste inicialmente en un vaso de vidrio 25 C, agua caliente a 40 C y un bloque de aluminio a 37 C. Sabemos que, despus de que se combinen los tres, el vaso de vidrio se calienta y el agua caliente se enfra, pero no sabemos con seguridad si el bloque de aluminio gana o pierde energa, porque la temperatura final se desconoce.Afortunadamente, aun podemos resolver el problema mientras se proceda correctamente. Con una temperatura final desconocida, Tf la expresin Q= mc(Tf-Ti) ser positiva si Tf