REPASO SOBRE EL TEMA CALOR
Observa los siguientes vídeos sobre energía térmica, calor y equilibrio térmico:
Actividad 1
Contesta las siguientes preguntas:
- ¿Con qué se relaciona la energía térmica?
- ¿Por qué hay más energía térmica en un iceberg, a temperaturas inferiores a los cero grados, que en una taza de agua hirviendo?
- Para que exista transferencia de calor entre dos cuerpos ¿cómo debe ser la temperatura de ambos?
- ¿De dónde hacia dónde viaja el calor?
- ¿A qué se debe que sentimos "frío" cuando salimos al exterior si la temperatura es muy baja?
- ¿Cuándo alcanzan dos cuerpos el equilibrio térmico?
- ¿Cuáles son las tres formas de transferencia de calor que existen?
- Cuando ponemos en contacto dos cuerpos a diferente temperatura, ¿Qué ocurre con la energía cinética molecular de cada uno?
- ¿Qué es el calor?, ¿Qué es la temperatura? y ¿Cuál es la diferencia entre ambas?
- ¿Cuáles escalas de temperatura se utilizan actualmente? y ¿Cómo fueron establecidas?
FENÓMENO DE DILATACIÓN
Al aumento de tamaño que experimenta un cuerpo cuando absorbe calor y aumenta su temperatura se le conoce como dilatación.
Existen tres tipos de dilatación:
Dilatación lineal es el aumento de tamaño en una dimensión (largo).
Dilatación superficial es el amento de tamaño en dos dimensiones (largo y ancho).
Dilatación volumétrica es el aumento de tamaño en tres dimensiones (largo, ancho y alto).
TRANSFERENCIA DE CALOR
Ahora, analiza cómo viaja el calor de un cuerpo a otro.
Conducción
- Forma de transmisión del calor que se presenta en los cuerpos sólidos.
- El calor se transmite por medio del choque entre las moléculas.
Convección
- Forma de transmisión que se presenta en los fluidos.
- Las moléculas de la parte inferior se calientan, disminuye su densidad y suben; mientras las moléculas de arriba bajan.
- Forman lo que se conoce como corrientes de convección.
Radiación
- No existe contacto entre los cuerpos.
- Puede actuar sobre sólidos, líquidos y gases.
- Se transmite mediante ondas electromagnéticas.
CAMBIOS DE ESTADO DE
AGREGACIÓN MOLECULAR
Los cuerpos, al ganar o perder calor, sufren algunos cambios en su estructura molecular.
Primero obsérvalos a nivel macroscópico
Ahora, en ésta animación, trata de interpretar lo que ocurre en la estructura molecular. Analiza por qué la temperatura se detiene un momento en dos puntos del proceso y cómo se llama cada punto.
PUNTOS DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN
- El punto de fusión es la temperatura a la cual ocurre el cambio de sólido a líquido y viceversa.
- El punto de ebullición es la temperatura a la cual ocurre el cambio de líquido a gaseoso y viceversa.
Los puntos de fusión y ebullición pueden ser alterados por:
- Las impurezas de las sustancias.
- La variación de la presión.
La presión mantiene una relación directamente proporcional con los puntos de fusión y ebullición, es decir:
- A mayor presión, mayor serán los puntos de fusión y ebullición.
- A menor presión, menor serán los puntos de fusión y ebullición.
Observa detalladamente esta imagen.
¿Dónde se cocería más rápido la comida?, ¿A nivel del mar o a cierta altura sobre el nivel del mar?
¿Porqué cuece más rápido los alimentos la olla de presión?
Actividad 2
- Explica, a nivel molecular, ¿Cómo ocurre la dilatación térmica? y ¿Qué tipos de dilatación existen?
- Construye tu termómetro casero y analiza ¿En base a qué fenómeno funciona?
- Elabora un mapa conceptual con los cambios de estado de la materia.
- Bajo el mapa conceptual escribe ¿Qué son los puntos de fusión y de ebullición?
- En forma ordenada, destacando cada punto del proceso, explica ¿Cómo funciona la olla de presión?
EQUIVALENTE MECÁNICO DEL CALOR
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| James Prescott Joule 1818 - 1889 |
En el siglo XIX, el científico inglés James Prescott Joule observó que al realizar trabajo mecánico, como el uso de herramientas, se genera cierta cantidad de calor.
(Tal vez, tú lo has experimentado al utilizar alguna de ellas)
por lo que realizó el siguiente experimento:
- Colocó agua en un recipiente aislado térmicamente y un sistema de paletas que se podía accionar mediante la caída de un cuerpo.
- Al bajar el cuerpo que acciona las paletas, la energía potencial se transforma en calor debido a la fricción de las paletas con el agua.
Después de algunos cálculos, con los datos que obtuvo, encontró la siguiente equivalencia:
1 cal = 4.18 J
Este valor se conoce como
equivalente mecánico del calor
El equivalente mecánico del calor, puso de manifiesto:
- Que el calor es una forma de energía.
- Que un trabajo mecánico puede producir calor y que el calor puede producir trabajo mecánico.
Con el equivalente mecánico del calor, actualmente se analiza la eficiencia de las máquinas térmicas.
MÁQUINAS TÉRMICAS
Las máquinas térmicas transforman la energía térmica (calor) procedente de una combustión en energía mecánica (movimiento).
Según la forma de realizar la combustión pueden ser de dos tipos:
- De combustión externa cuando queman el combustible fuera de la máquina.
- De combustión interna cuando queman el combustible dentro de la máquina.
Algunos ejemplos de máquinas térmicas son:
Máquina de vapor (combustión externa)
Motor de gasolina (combustión interna)
Turbinas de cohete o avión (combustión interna)
Actividad 3
