CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLGICO
INDUSTRIAL Y DE SERVICIOS No. 11
TITULO:
Calor y Energa TrmicaTEMA: Exposicin
- Intercambio de Calor. - Transferencia de Calor. - Capacidad
Calorfica y Calor Especfico. - Cambio de Fase.
Profesora: Mara Ivonne Vidal Quintanar
EQUIPO # 2: INTEGRANTES:
-
Araujo Ibarra Rafael Ernesto. Jess Enrique. Becerra Osuna Hiram
Kareem. Josas Emmanuel. Oroz Hurtado Sergio Luis. Alberto.
- Corrales Monreal - Moreno Robles - Tllez Uribe Eduardo
-
-
TURNO: MATUTINO
GRADO Y GRUPO: 5 A
MECATRNICA Hermosillo, Sonora. A Lunes 05 De Septiembre Del
2011
NDICE*****
* Calor y Energa Trmica ..1
* Unidades De Calor. 1
* Cmo se Transfiere o Transmite el calor? . 2
* Capacidad Calorfica ..3
* Calor Especfico ....4
* CAMBIOS DE FASE.. 5
* Diagrama de Fases .7
* Biografas. .8
* Glosario 11
Calor y Energa TrmicaEl Calor al igual que la Temperatura se
encuentra relacionado con el Movimiento Irregular y Desordenado de
las molculas de un cuerpo; lo que lo hacer tener en s, energa
interna. Siempre que un cuerpo recibe energa calorfica, sta se
convierte en otra forma de energa: interna o en trabajo. Cuando un
cuerpo est en contacto con otro, las partculas de sus superficies
chocan intercambiando energa; este cambio de energa entre dos
cuerpos es lo que conocemos como calor, y es un proceso que dura
slo mientras exista una diferencia de
temperaturas.Por ejemplo: sentimos el calor a travs de la piel.
Cuando tocamos un objeto con mayor temperatura que la nuestra, las
partculas del objeto chocan en las clulas que forman las
capas ms externas de la piel, y stas a su vez, transmiten la
energa a las de las siguientes capas, hasta llegar a unas clulas
muy importantes: las neuronas sensitivas.
* Unidades De CalorDesde el punto de vista de la Fsica, el CALOR
es energa que se transfiere de un cuerpo a otro durante una
variacin de temperatura o al producir un cambio de estado en la
materia, debido a la suma de la energa cintica media en todas sus
molculas. El calor es una forma de energa llamada energa trmica o
energa calorfica. Por lo tanto, las unidades para medir el calor
son las mismas del trabajo mecnico y de la energa: En el sistema
Internacional (SI) el calor se mide en: Joules; 1J = 1NM (Newton
por metro) Puesto que este es una forma de energa, es capaz de
generar un trabajo mecnico, un ejemplo sera el de una mquina de
vapor: el vapor mueve las turbinas para producir el trabajo gracias
a la presin de los pistones en ella, pero para que la maquina
trabaje se le tiene que aplicar una cantidad grande de calor. La
cantidad de calor aplicado se mide en unidades de energa, as como
son:
Joule: unidad de medida en el Sistema Internacional (SI) de
energa, trabajo y calor Erg: Unidad de medida de energa, trabajo y
calor en el sistema CGS. Calora (cal): Cantidad de calor que
aplicada a un gramo de agua eleva su tempera temperatura a 1 C. Btu
(unidad trmica britnica). Cantidad de calor que aplicada a una
libra de agua (454g) eleva su temperatura 1 F. Puesto a que existen
diversas unidades para medir el calor, se pueden establecer las
siguientes equivalencias: 1Btu = 252 cal = 0.252kcal 1 Joule = 0.24
cal 1 joule = 1 x 107 ergs 1caloria = 4.2 joules 1Btu = (778lb)
(pie)
* Cmo se Transfiere o Transmite el calor?El Calor Siempre se
Transfiere Desde el Cuerpo de Mayor Temperatura al de Menor
Temperatura, Independientemente de sus Tamaos Relativos.
-
INTERCAMBIO DE CALOR
En cualquier intercambio de calor que se efecte, el calor cedido
es igual al absorbido. Para comprender esto, hay que tener en
cuenta que siempre que dos objetos estn juntos por un tiempo
suficiente, adquirirn la misma temperatura debido a la
transferencia de calor del cuerpo ms caliente al ms frio, puesto
que la energa debe conservarse, entonces este equilibrio trmico da
lugar a la Ley del Intercambio de Calor.
Calor perdido = Calor ganado Qp = Qg (Donde Q = m * Ce *T)
TRANSFERENCIA DE CALOR Los cuerpos poseen las propiedades del
calor especfico y capacidad calorfica y que pueden transmitirse
calor entre ellos. Se habla de transferencia de calor de un cuerpo
a otro, cuando ambos estn en contacto, y del incesante movimiento
molecular al aplicarle calor a un material. RADIACIN CONDUCCIN Se
le llama as a la propagacin de calor a travs de un cuerpo solido
debido al choque entre sus molculas. La radiacin es la propagacin
de calor por medio de ondas electromagnticas que se esparcen,
incluso en el vaco, a la velocidad de la luz. En realidad, todos
los materiales emiten energa radiante, independientemente del
color, la temperatura o el tipo de material del que se trate. A
bajas temperaturas, estas emisiones sern de baja velocidad,
mientras que altas temperaturas su velocidad ser mayor. CONVECCIN
La conveccin es la transferencia de calor por medio del movimiento
de un material de un lugar a otro. Es decir, un fluido (liquido gas
) que tiene un movimiento rotativo absorbe energa de un determinado
lugar y, por su mismo movimiento, lo desplaza hacia otro, liberando
calor en un lugar ms frio del liquido ; por ello se recibe el
nombre de corriente de conveccin .
* Capacidad Calorfica*****La capacidad calorfica es la relacin
entre el calor suministrado y el aumento correspondiente de
temperatura, es decir que los diferentes materiales tienen cada uno
su forma muy particular de absorber y retener calor.
Por ejemplo: si se aplica la misma cantidad de calor a la misma
cantidad de masa de diversas sustancias materiales, la variacin de
sus temperaturas es diferente debido a que tienen distinta
capacidad para absorber el calor. Para conocer el aumento de
temperatura que tiene una sustancia cuando recibe calor,
emplearemos su Capacidad Calorfica ( C ), la cual se define como la
razn entre la cantidad de calor ( Q ) suministrado y el incremento
de la temperatura ( T = Tf - Ti) del cuerpo.
Como el calor puede expresarse en cal, Kcal, J, erg, o BTU; y la
temperatura en C, F o K, las unidades de la capacidad calorfica
pueden ser:
* Calor Especfico****Es la cantidad de calor que necesita un
gramo de una sustancia para elevar su temperatura un C. El calor de
un objeto es la energa que este posee debido al movimiento
constante de oscilacin de sus tomos o molculas. Cuando un cuerpo
gana calor, su temperatura aumenta, a no ser que cambie de estado.
El calor siempre se transmite de un cuerpo caliente a otro ms fro,
nunca al revs. Por ejemplo, cuando te encuentras envuelto de aire
ms fro que t, pierdes energa calorfica hacia el aire.
* CAMBIOS DE FASE*****En la naturaleza las sustancias se
presentan en tres fases denominadas fase: Solida Liquida
Gaseosa
Los cambios de fase de las sustancias dependen generalmente de
la temperatura y de la capacidad calorfica. La presin y la
temperatura que se aplican a una sustancia, determinaran en qu fase
pueden presentarse. Cuando una sustancia pasa de una fase a otra,
decimos que sufri un cambio de fase. Todos los cambios de estado se
producen al administrar o sustraer energa calorfica. Esto es, la
temperatura ser directamente proporcional al calor suministrado e
inversamente proporcional a su masa. Estos cambios de fase que
experimentan algunas sustancias son:
*** CAMBIO DE ESTADO DE LA MATERIAFusinOcurre cuando un slido se
funde, es decir que pasa al estado lquido. La temperatura a la cual
sucede este fenmeno se le conoce como Punto de fusin. A la cantidad
de calor necesario para fundir cierto material se le llama Calor
Latente de Fusin.
VaporizacinEs el cambio de fase de lquido a vapor. La
temperatura necesaria para este proceso se llama Punto de
Ebullicin. A la cantidad de calor que se necesita para lograr la
vaporizacin se le conoce como Calor Latente de Vaporizacin.
Congelacin o solidificacinSucede cuando se extrae calor de un
lquido hasta que se solidifica.
SublimacinEs el cambio de la fase solida a la gaseosa sin pasar
por la liquida y viceversa. Algunas sustancias que tienen estas
caractersticas son el alcanfor, el hielo seco y el yodo, los cuales
sufren este cambio a temperaturas normales.
CondensacinEs el retorno de un gas a la fase liquida cuando
empieza a enfriarse hasta la temperatura a la cual se evaporo.
* Diagrama de Fases*****
Punto TripleEl punto triple es aquel en el cual coexisten en
equilibrio el estado slido, el estado lquido y el estado gaseoso de
una sustancia. Se define con una temperatura y una presin de
vapor.
* Biografas***** * Benjamn Thompson Conde de RumfordNaci en
Woburn (Massachussetts, Estados Unidos) el 26 de marzo de 1753;
falleciendo el 21 de Agosto de 1814. Fue un mdico, fsico e inventor
norteamericano; que llev a cabo experimentos sobre la naturaleza de
calor. Sus experimentos y su cuestionamiento de la fsica
establecida en el siglo XVIII, contribuyeron a los grandes avances
que se produjeron en el siglo XIX en el campo de la termodinmica.
El crter Rumford, en la Luna, recibi este nombre en honor a l.
Formul tambin, la hiptesis mecnica sobre la naturaleza del calor,
echando por tierra la tesis del calrico de Lavoisier.
Durante la Guerra de Independencia de los Estados Unidos,
Thompson decide por cuenta propia colaborar con los britnicos,
llegando a ser Mayor en una compaa de milicia. De hecho, - Descubre
que el calor es una forma de movimiento y postula la idea de que la
energa mecnica puede convertirse en calor. Oponindose as, al
concepto de fluido calrico: Un cuerpo que est una temperatura ms
alta a otro que est a una temperatura ms baja es de algn modo
anlogo al flujo de un fluido, como puede ser el agua, desde una
altura superior a otra inferior. As pues, no resulta sorprendente
que las primeras teoras sobre la propagacin del calor lo trataran
como si fuese algo parecido a un fluido, denominado fluido calrico.
Si un cuerpo pierde fluido calrico, su temperatura debera
disminuir, y sta, debera aumentar si el cuerpo ganara fluido
calrico. A pesar de que con esta idea de considerar al calor como
un fluido se explicaban muchas de las caractersticas relativas a la
propagacin del calor, la teora del fluido calrico resultaba
inconsistente con los datos experimentales - Dise un carruaje para
transportar caones, que era arrastrado por tres caballos, y permita
su puesta en funcionamiento en 75 segundos. - Dirigi una serie de
experimentos sobre las propiedades de la seda; mejor el
- Tras ver cmo uno de sus caballos se ahogaba al cruzar un ro,
invent un flotador salvavidas para los caballos que transportaban
el armamento sobre su lomo.
equipamiento de los soldados, y as, mientras estaba investigando
los materiales que pudieran proporcionar un mayor confort a sus
soldados, descubri el gran valor que como aislante trmico puede
tener una pelcula de aire atrapado. - Como encargado de la
fabricacin de caones en Baviera, Thompson observa que el supuesto
fludo calrico que se debe desprender por la accin de los taladros
sobre los bloques de metal es excesivo. Dicha observacin lo lleva a
concluir que la energa mecnica es la que se transforma en calor.
Con base
en su teora, Thompson inventa varios utensilios que funcionan
gracias al aprovechamiento del calor. En los experimentos que llev
a cabo para determinar las mejores condiciones de iluminacin de los
asilos para los pobres, Thompson estableci la candela, como unidad
patrn para medir la iluminacin. Su teora sirve como principio para
desarrollos ulteriores como el motor de combustin interna. Muere el
21 de agosto de 1814.
* James Prescott JouleEstudi en la Universidad de Manchester.
Despus de aprender conceptos como los de calor y temperatura, se
pregunt: Hay una relacin entre el calor y la energa Mecnica? Joule
tambin plante una hiptesis para poder desarrollar sus experimentos,
quiz semejante a la siguiente: Si aumenta la energa mecnica de una
sustancia. Entonces debe elevar su temperatura. Porque existe una
relacin entre una y otra Esta hiptesis justific su diseo: un
dispositivo capaz de convertir la energa mecnica de un objeto que
se deja caer, en energa cintica de las partculas del agua. Las
evidencias de Joule le permitieron definir la calora (cal) que es
la cantidad de calor necesaria para que la temperatura de un gramo
de agua incremente de 14.5 a 15.5C. Adems determin la equivalencia
entre el calor y a energa, que es: 1 cal = 4.18 joules (J)
* Daniel BernoulliCientfico suizo. Naci en Groninga, el 8 de
1700 y fallece en Basilea, el 17 de marzo de un matemtico,
estadstico, fsico y mdico suizo. Destac no slo en matemtica pura,
sino las aplicadas. Hizo importantes contribuciones en hidrodinmica
y elasticidad. Descubri los principios bsicos del comportamiento de
los fluidos. Era hijo de Jean sobrino de Jacques Bernoulli, dos
investigadores aportaciones importantes al primitivo desarrollo
febrero de 1782) fue neerlandstambin en
Bernoulli y que hicieron del clculo.
PRINCIPIO DE BERNOULLIEl principio de Bernoulli, tambin
denominado ecuacin de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe
el comportamiento de un fluido movindose a lo largo de una lnea de
corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra
Hidrodinmica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin
viscosidad ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto
cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo
largo de su recorrido. La energa de un fluido en cualquier momento
consta de tres componentes: 1.- Cintico: es la energa debida a la
velocidad que posea el fluido. 2.- Potencial gravitacional: es la
energa debido a la altitud que un fluido posea. 3.- Energa de
flujo: es la energa que un fluido contiene debido a la presin que
posee. La siguiente ecuacin conocida como "Ecuacin de Bernoulli"
(Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos trminos. Donde: V =
velocidad del fluido en la seccin considerada. g = aceleracin
gravitatoria z = altura en la direccin de la gravedad desde una
cota de referencia. P = presin a lo largo de la lnea de corriente.
= densidad del fluido.
* Glosario****** Calor.- Se define como la energa trmica
absorbida o liberada cuando existe un cambio de temperatura. *
Calorimetra.- Es la rama de la Fsica que trata el clculo
cuantificado del calor. * Calor Especfico.- Cantidad de calor
necesario para que un gramo de una sustancia incremente su
temperatura 1 Celsius. Ce = Calor (Q)
Masa (m) (Temp. Final (Tf) Temp. Inicial (Ti)
*Capacidad Calorfica.- Es la relacin del calor suministrado y el
aumento correspondiente de temperatura. *Calor Latente de
Fusin.*Calor Latente de Vaporizacin.*Conductividad trmica.- Es una
medida de la capacidad de los materiales para conducir el calor. *
Conductores.- Materiales que transmiten con facilidad el calor o la
electricidad. * Conveccin.- Forma de transmisin del calor; proceso
en el que se forma una corriente, cuando las molculas que estn en
el fondo de un recipiente reciben calor y empiezan a moverse con
mayor velocidad y tienden a expandirse; es decir se transfiere el
calor de un material de un lugar a otro. Adems existen la Conveccin
Natural y la Conveccin Forzada. * Conduccin.- Forma de transmisin
de calor de un cuerpo a otro, basado en el contacto directo de sus
partculas. * Ebullicin.- Fenmeno en el que los lquidos producen
burbujas cuando se sube su temperatura. * Energa.- Es una magnitud
escalar, que determina la capacidad de un cuerpo o sustancia de
producir cambios. * Energa Cintica.- Energa que adquiere un cuerpo
cuando posee velocidad. * Energa Potencial.- Energa que tiene un
cuerpo por la posicin en la que se encuentra respecto a una fuerza
gravitacional. * Estados de la Materia.- Estados propios de la
materia, como slido, lquido, gaseoso o plasma.
* Energa Trmica.- Es la energa liberada en forma de calor, a lo
largo de un proceso. * Fluido.- Pueden ser gases o lquidos. Son
capaces de fluir por conductos y adoptar la forma del recipiente
que los contenga debido a que sus partculas no estn unidas
rgidamente entre s. * Fusin.- Cambio de estado de la materia, de
slido a lquido. *Punto de Ebullicin.- Temperatura a la que hierve
una sustancia, a nivel del mar (100C). Es aquella temperatura en la
cual la materia cambia de estado lquido a gaseoso, es decir se
ebulle. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier
punto del lquido. *Punto de Fusin.- Es la temperatura a la cual la
materia pasa de estado slido a estado lquido, es decir, se funde. *
Punto Triple.- Aqul donde coexisten en equilibrio el estados Slido,
Lquido y Gaseoso de una sustancia (en el agua) * Temperatura.-
Promedio de la energa cintica de las partculas de un cuerpo. *
Teora Del Fluido Calrico.- Dice que es posible que el calor se
conserve totalmente, como lo hace un fluido de agua, al ir de un
lugar a otro. * Trabajo.- Magnitud escalar directamente
proporcional a la fuerza y a la distancia recorrida. *
Solidificacin.- Cambio de Estado lquido a slido. * Sublimacin.-
Cambio de estado slido al gaseoso (y viceversa); sin pasar por el
estado lquido. * Vaporizacin.- Cambio de la materia del estado
lquido al gaseoso.
