“CAMBIOS PROVOCADOS POR EL CALOR”

En física, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor. El calorímetro es el instrumento que mide dicha energía. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro.

CONDUCCION

CONVECCION

RADIACCION

DEFINICION

DEFINICION

DEFINICION

ESTADO SÓLIDO

ESTADO LIQUIDO

ESTADO GASEOSO

ESTADOS DE LA MATERIA

C O N D U C C IO N :

Aquí notamos como a través de la barra de metal y por medio de una vela el calor es transportado y a medida que esta sigue su trayectoria va derritiendo los nudos de cera que soportan a los distintos clavos, debido a que el calor tiene un limite de alcance notamos, que no termina de calentar toda la barra, a menos que apliquemos mas calor.

TRES SON DE METAL

DOS SON DE MADERA Y BAQUELITA

C O N D U C C IO N :

En este ejemplo pondremos a calentar agua en un olla, debajo de ella pondremos 5 barras, tres de distintos metal y dos de madera, cunado el agua llega a su punto de ebullición, se presenta una conducción de calor a través de las barras metálicas, las cuales derriten la cera con cada una de las marcas, y estas caen, por otro lado las marcas en las barras de madera no se caen debido a que esta no es conductora de calor, por lo tanto no presenta cambios físicos.

C O N V E C C IO N :

En este caso podemos ver que al calentar el agua las capas que se encuentran arriba son mas frías que las que se encuentran mas cerca de la base caliente por lo cual se produce un cambio físico que consta en que las capas de agua caliente comienzan a subir haciendo que las moléculas con el calor se expanden, por consecuencia las capas calientes se hacen mas ligeras y tienden a subir provocando que las capas de agua fría desciendan.

C O N V E C C IO N , C IC L O D E L A G U A

este ejemplo es muy común y podemos ver como el ciclo del agua se compone de la mismo explicación que el diagrama anterior.

Radiación infrarroja

R A D IA C IO N : este es otro ejemplo muy claro de cómo se transmite el calor por efecto de radiación, y la explicación es:Cuando el sol emite sus rayos ultravioleta, esto pasan la atmósfera, ( cuya función es filtrar dichos rayos para que no entren directos, ya que si hay exposición directa a dichos rayos podrían causarnos daños severos incluso la muerte.) comienzan a calentar la tierra, como no hay un conductor solidó y el calor viaja a través del aire, a este efecto se le denomina calor por radiación.

C A L E F A C C IO N P O R R A D IA C IO N

Un vez que hemos comprendido como el sol calienta la tierra podemos simular ese efecto en un calefactor de casa, el cual emite radiación de aire caliente, por consecuencia calienta las capas de aire frió y observe el aire frió para después enviarlo caliente.

R A D IA C IO N P O R C O M B U S T IO N

aquí también se presenta radiación solo que el fenómeno ya no es físico si no químico, al presentarse calor en el aire se desprenden 2 moléculas de oxigeno mas 1 de carbono formando el dióxido de carbono.

C + O2 CO2

R A D IA C IO N P O R C O M B U S T IO N :

Aquí también se presenta radiación solo que el fenómeno ya no es físico si no químico, al presentarse calor en el aire se desprenden 2 moléculas de oxigeno mas 1 de carbono formando el dióxido de carbono.

átomo de hierro átomo de oxígeno

X 1000.000

molécula de oxígeno

X 1000.000

OXIDACION POR RADIACION:

otro ejemplo claro de los efectos del calor es la oxidación cuando las moléculas del fiero entran en contacto con el oxigeno del ambiente este produce un reacción que oxidación

RADIACION POR COMBUSTION:

Al momento de encender la vela dentro de un recipiente vació esta consume el oxigeno que se encuentra adentro, el oxigeno adentro es el que evita que el nivel del agua suba una vez consumido por completo solo queda dióxido de carbono por consecuencia ya no hay capas de aire que presionen hacia abajo al agua y esta comienza a subir.

En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura

En 1822, el matemático francés Barón Joseph Fourier dio una expresión matemática precisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi 0. seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección

El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas.

Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamiento cuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas.

El físico alemán Max Planck empleó la teoría cuántica y el formalismo matemático de la mecánica estadística para derivar una ley fundamental de la radiación. La expresión matemática de esta ley, llamada distribución de Planck, relaciona la intensidad de la energía radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un máximo de energía radiante.

los estados de la materia

Los estados de la materia son importantes en el tema “cambios provocados por el calor” ya que los

estados liquido, gaseoso y sólido es en lo que se convierte la materia después de tener el contacto

con el calor

Así, manteniendo constante la presión, a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida tal que los átomos se encuentran entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente; son por tanto agregados generalmente rígidos, duros y resistentes. También esta la materia semisólida

También señalaremos los QUE sólidos presentan propiedades específicas:

Elasticidad: Un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un elástico o un resorte son objetos en los que podemos observar esta propiedad. Estira un elástico y observa lo que sucede.Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos pedazos (quebradizo). En más de una ocasión habrás quebrado un vaso de vidrio o un objeto de greda. Estos hechos representan la fragilidad de un sólido.Dureza: Un sólido es duro cuando no puede ser rayado por otro más blando. El diamante de una joya valiosa o el utilizado para cortar vidrios presenta dicha propiedad.

Incrementando la temperatura el sólido se va descomponiendo hasta desaparecer la estructura cristalina alcanzándose el estado líquido, cuya característica principal es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe una cierta ligazón entre los átomos del cuerpo, aunque de mucha menor intensidad que en el caso de los sólidos

Por último, incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con mayor propiedad debería decirse que se distribuye o reparte por todo el espacio disponible.

En física y química se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin

que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados básicos son el sólido, el líquido y el gaseoso.

condensación y licuefacción

sublimación inversa o regresiva

Gas

evaporación y ebulliciónsolidificaciónLíquido

Sublimación o sublimación progresiva

fusiónSólido

GasLíquidoSólidoInicial \ final

LA SIGUIENTE TABLA INDICA COMO SE DENOMINA LOS CAMBIOS DEL ESTADO

Los dos parámetros de los que depende que una sustancia o mezcla se encuentre en un estado o en otro son temperatura y presión. La temperatura es una medida de la energía cinética de las moléculas y átomos de un cuerpo. Un aumento de temperatura o una reducción de la presión favorecen la fusión, la evaporación y la sublimación, mientras que un descenso de temperatura o un aumento de presión favorecen los cambios opuestos.