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FISICA I
Al finalizar el curso, el participante estará en condiciones de:
• Conocer los principios básicos de los fenómenos que gobiernan la física clásica.
• Aplicar los principios básicos a situaciones específicas y poder asociarlos con situaciones reales.
• Analizar algunos de los fenómenos físicos; así como, su aplicación a situaciones reales.
FISICA I
Contenido
• Temperatura : Termómetros y escalas de Temperatura.
• Dilatación , expansión térmica.
• Calor , unidades de calor ,equivalente mecánico del calor, capacidad calorífica, calor especifico.
• Calorimetria,calor latente y calor sensible.
• Transferencia de calor, conducción ,convección y radiación
Dos losas de concreto de un Puente de 250m de largo se colocan justo en sus extremos ,de modo que nos e permite espacio para expansión según la figura .Si ocurre un aumento de temperatura de 20ºC¿Cuál es la altura “y” a la cual las losas se elevan cuando se pandean ?
Dilatación de los cuerpos
Una bola de acero de 8cm de diámetro tiene 0.01mm mas de diámetro que el orificio de una plancha de la ton a donde se debe alojar .cuando tanto como la plancha están a una temperatura de 30ºC ¿A qué temperatura se encontraran la bola y la plancha para que esta pueda pasar por el agujero? αacero=12x10-6ºC-1 ,αlaton=19x10-6ºC-1
Estados físicos de la materia
• La materia que comúnmente encontramos existe en una de las tres fases: Sólida (glaciar), líquida (agua) y gaseosa (aire y vapor de agua)
Calor
• FUNDICIÓN: Se requieren casi 289 Joules de calor para fundir un gramo de acero. En este capítulo se definirá la cantidad de calor para elevar la temperatura y cambiar la fase de una sustancia.
Calor
• Dado que el calor es energía, el joule es la unidad preferida. Entonces, la energía mecánica y el calor se miden en la misma unidad fundamental
Calor
• El calor no es algo que tenga un objeto, sino más bien la energía que absorbe o entrega. Ejemplo la pérdida de calor por carbones calientes es igual a la que gana el agua.
Carbones calientes
Agua fría
Calor
• El equilibrio térmico se alcanza cuando deja de fluir calor, es decir cuando todo queda a la misma temperatura.(temperatura final)
Equilibrio térmico
Calor
• Equilibrio térmico.-sucede cuando dos objetos en contacto alcanzan la misma temperatura.
Calor
El efecto del calor depende de la cantidad de materia calentada.
La masa más grande experimenta un aumento más pequeño en temperatura.
200 g
600 g
200C
200C
220C
300C
Capacidad caloríficaLa capacidad calorífica de una sustancia es el calor que se requiere para elevar la temperatura un grado.
Plomo Vidrio Al Cobre Hierro
Capacidades caloríficas con base en el tiempo para calentar de cero a 1000C. ¿Cuál tiene la mayor capacidad calorífica?
37 s 52 s 60 s 83 s 90 s
1000C 1000C 1000C 1000C 1000C
Capacidad calorífica (continúa)
Plomo Vidrio Al Cobre Hierro
Las bolas de hierro y cobre funden la parafina y salen del otro lado; otras tienen capacidades caloríficas
menores.
Todas a 100 0C se colocan en un bloque de parafina
Todas a 100 0C se colocan en un bloque de parafina
Plomo Vidrio Al Cobre Hierro
Calor
• La capacidad calorífica específica de un material es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado.
Calor
Calor
• Capacidad Calorifica-es la capacidad que tienen los materiales para almacenar calor. No todos los materiales tienen la misma capacidad por eso que su dilatación es diferente.
Calor
Cuando ocurre un cambio de fase, sólo hay un cambio en energía potencial de las moléculas. La temperatura es constante durante el cambio.
Sólido Líquido
Gas
Q = mLf Q = mLv
fusión
Vaporización
Calor
• Calor latente de fusión (Lf)Calor latente de fusión (Lf) de una sustancia es el de una sustancia es el calor por unidad de masa que se requiere para calor por unidad de masa que se requiere para cambiar la sustancia de la fase sólida a la líquida de cambiar la sustancia de la fase sólida a la líquida de su temperatura de fusión.su temperatura de fusión.
Calor
El calor latente de vaporización (Lv)El calor latente de vaporización (Lv) de una de una sustancia es el calor por unidad de masa que se sustancia es el calor por unidad de masa que se requiere para cambiar la sustancia de líquido a requiere para cambiar la sustancia de líquido a vapor a su temperatura de ebullición.vapor a su temperatura de ebullición.
Capacidad calorífica
Calor
Calor
• Ejemplo:¿Cuánto calor se necesita para convertir 10 g de hielo a -200C to steam at 1000C?
Calor
• Ejemplo ¿Cuántos gramos de hielo a 00C se deben mezclar con cuatro gramos de vapor para producir agua a 600C?
Calor
• Ejemplo:Un puñado de perdigones de cobre se calienta a 900C y luego se sueltan en 80 g de agua en un vaso a 100C. Si la temperatura de equilibrio es 180C, ¿cuál fue la masa del cobre?
Calor
• Ejemplo: Cincuenta gramos de hielo se mezclan con 200 g de agua inicialmente a 700C. Encuentre la temperatura de equilibrio de la mezcla.
Un alumno de electrotecnia de la institución Tecsup .mide el calor especifico de un liquido desconocido sumergiendo en el una resistencia eléctrica .La energía eléctrica se convierte en calor transferido al liquido durante 150s con razón constante de 80 watts .La masa del liquido es de 0.78Kg y su temperatura aumenta de 17.55ºC a 55.54ºC ¿Calcula el calor específico medio del liquido en ese intervalo de temperatura .Suponga que la cantidad de calor que se transfiere al recipiente es despreciable y que no se transfiere calor al entorno?
09:52 10:27 11:02 11:37 12:121000
1020
1040
1060
1080
1100
1120
Radiacion Solar(W/m2) en funcion del Tiempo(h)
Rad
iaci
on S
olar
(W/m
2)
Tiempo (Horas)
11:49:00 11:56:32
• Cf agua=3.33x10^5 J/Kg
Un recipiente para cocinar sobre un quemador lento contiene 5Kg de agua y una masa desconocida de hielo en equilibrio a 0ºC en el tiempo t=0 .La temperatura de la muestra se mide en varios tiempos así como se muestra en la grafica .Durante los primeros 40min la mezcla permanece a 0ºC .De 40 a 60 min la temperatura aumenta en 3ºC Despreciando la capacidad calorífica del recipiente ¿Determinar la masa de hielo inicial?.
DESCRIPCION DE LOS MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE CALOR ENTRE DOS
CUERPOS• Se sabe que el calor fluye siempre desde un cuerpo de “alta”
temperatura hacia otro de “baja” temperatura.
Los materiales aislantes que se usan en las paredes de un caldero, sirven solo para disminuir la transferencia de calor desde el interior al exterior.
• CONDUCCIÓN
En la conducción, el calor es transportado a través de un material (sólido, líquido o gaseoso).
dxdT
AKQ ..=
CONVECCIÓN
Cuando un fluido es calentado, su densidad disminuye y el resultado es un flujo continuo de fluido frío hacia la zona caliente y de fluido caliente alejándose de dicha área, estableciéndose una corriente llamada convección.
RADIACION
La cantidad de energía térmica sobre un cuerpo depende de factores de: tamaño, forma y de la sustancia que lo conforma, La energía radiante se desplaza en forma de ondas electromagnéticas que viajan por el medio.
)( 44∞−= TTAQ srad εσ
R
• En unidades SI, por lo general mediciones En unidades SI, por lo general mediciones pequeñas de longitud L y área A se deben convertir pequeñas de longitud L y área A se deben convertir a metros y metros cuadrados, respectivamente, a metros y metros cuadrados, respectivamente, antes de sustituir en fórmulas.antes de sustituir en fórmulas.
K
Comparación de corrientes caloríficas para condiciones similares: L = 1 cm (0.39 in); A = 1
m2 (10.8 ft2); ∆t = 100 C0
• Ejemplo 1: Una gran ventana de vidrio mide 2 m de ancho y 6 m de alto. La superficie interior está a 20 0C y la superficie exterior a 12 0C. ¿Cuántos joules de calor pasan a través de esta ventana en una hora? Suponga L = 1.5 cm y que k = 0.8 J/s.m.ºC
• Ejemplo 2: La pared de una planta congeladora está compuesta de 8 cm de tablero de corcho y 12 cm de concreto sólido. La superficie interior está a -200C y la superficie exterior a +250C. ¿Cuál es la temperatura de la interfaz ti?
Una barra de oro esta térmicamente en contacto con una barra de plata que es el cuádruple de la longitud que la barra de oro pero poseen la misma área .Un extremo de la barra combinada se mantiene a 120ºC mientras que el extremo opuesto esta a 40ºC.Cuando la transferencia de energía lleva a un estado estable ¿Cuál es la temperatura de la unión ? �𝐴� = 314 ��º� �𝐴� = 427 ��º�
Un enfriador de espuma de estireno tiene un área superficial de 0,5m2 y un espesor medio de 2 cm . ¿Cuánto tiempo tardarán 1,5 kg de hielo fundirse en el enfriador si la temperatura exterior es de 300C (la conductividad térmica de la espuma de estireno es de 0,03 W/m.0C.)
• La La tasa de radiación Rtasa de radiación R es la energía emitida es la energía emitida por unidad de área por unidad de tiempo por unidad de área por unidad de tiempo (potencia por unidad de área).(potencia por unidad de área).
• Ejemplo Una superficie esférica de 12 cm de radio se calienta a 627 0C. La emisividad es 0.12. ¿Qué potencia se radia?
CONSULTAS?
Gracias
