Profesor: FABIÁN ORTIZCiclo V – Grado Décimo

“Hacia la Excelencia desde una Sociedad de Afecto”.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

DESEMPEÑO DDESEMPEÑO D

Nivel Básico: D1

¿Cómo se conserva la energía y de qué forma se comporta en los diferentes estados de la materia? ¿Cómo es la dinámica de los sistemas materiales (abiertos, cerrados, aislados, etc.)? ¿Cuáles son las diferencias y semejanzas entre los fenómenos químicos y físicos?

Utiliza los modelos atómicos para comprender la realidad atómica y las diferencias entre las reacciones de fusión y fisión.

RECUERDA:RECUERDA: La materia está formada por partículas en constante movimiento.La materia está formada por partículas en constante movimiento. (Teoría cinético-molecular)(Teoría cinético-molecular)

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

RECUERDA:RECUERDA: La temperatura y la presión es una consecuencia de la energía La temperatura y la presión es una consecuencia de la energía cinética de las partículas.cinética de las partículas.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

RECUERDA:RECUERDA: Las máquinas funcionan mediante transformaciones de energía Las máquinas funcionan mediante transformaciones de energía entre sistemas.entre sistemas.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

CONCEPTO DE ENERGÍACONCEPTO DE ENERGÍA Es la capacidad que tienen los sistemas materiales para producir Es la capacidad que tienen los sistemas materiales para producir cambios.cambios. Es la capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.Es la capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. Es la capacidad para realizar un trabajo.Es la capacidad para realizar un trabajo.

La causa de La causa de los cambios los cambios son las son las interacciones interacciones de la materia.de la materia.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

La energía puede manifestarse de formas diversas.La energía puede manifestarse de formas diversas.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

TIPOS DE ENERGÍATIPOS DE ENERGÍA La mayoría de las formas de energía La mayoría de las formas de energía son INTERCOMVERTIBLES.son INTERCOMVERTIBLES.

MECÁNICAMECÁNICA: CINÉTICA + POTENCIAL: CINÉTICA + POTENCIAL

Se debe al movimiento de Se debe al movimiento de los cuerpos.los cuerpos.

Está relacionada con la Está relacionada con la posición que ocupa un cuerpo posición que ocupa un cuerpo dentro de un campo gravitatorio dentro de un campo gravitatorio o electrostático.o electrostático.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

Todas las formas de energía pueden agruparse dentro de una de Todas las formas de energía pueden agruparse dentro de una de estas dos clases o una combinación de ambas.estas dos clases o una combinación de ambas.

MECÁNICAMECÁNICA: CINÉTICA POTENCIAL: CINÉTICA POTENCIAL

LA ENERGÍA CINÉTICA LA ENERGÍA CINÉTICA Y LA POTENCIAL SON Y LA POTENCIAL SON INTERCONVERTIBLES.INTERCONVERTIBLES.

EEMM = E = ECC + E + EPP

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

¿COMO SE MIDE LA ENERGÍA?¿COMO SE MIDE LA ENERGÍA?La forma de energía más conocida es el La forma de energía más conocida es el calorcalor (Q). (Q).

JULIO (S.I.)JULIO (S.I.)

CALORÍACALORÍACantidad de calor que se le ha de dar a 1g. Cantidad de calor que se le ha de dar a 1g. de agua para que su temperatura aumente de agua para que su temperatura aumente 1ºC.1ºC.

Trabajo necesario para elevar a un metro de Trabajo necesario para elevar a un metro de altura un objeto de 102g. de masa.altura un objeto de 102g. de masa.

1 cal. = 4,18 J.1 cal. = 4,18 J. 1 J. = 0,24 cal.1 J. = 0,24 cal.

KWh (Sistemas eléctricos)KWh (Sistemas eléctricos) 1 KWh = 3600000 J.1 KWh = 3600000 J.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

P = 1NP = 1N

LOS SISTEMAS MATERIALESLOS SISTEMAS MATERIALESLOS LOS SISTEMAS MATERIALESSISTEMAS MATERIALES O O CUERPOSCUERPOS SON PEQUEÑAS SON PEQUEÑAS REGIONES DEL UNIVERSO QUE TOMAREMOS DE FORMA REGIONES DEL UNIVERSO QUE TOMAREMOS DE FORMA AISLADA PARA SU ESTUDIO.AISLADA PARA SU ESTUDIO.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

TIPOS DE SISTEMAS MATERIALESTIPOS DE SISTEMAS MATERIALESIntercambian con el exterior Intercambian con el exterior MATERIA Y ENERGÍA.MATERIA Y ENERGÍA.

ABIERTOSABIERTOS

CERRADOSCERRADOS

AISLADOSAISLADOS

Intercambian con el exterior Intercambian con el exterior solo ENERGÍA.solo ENERGÍA.

No intercambian con el No intercambian con el exterior ni MATERIA ni exterior ni MATERIA ni ENERGÍA.ENERGÍA.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

EJERCICIO RESUELTO - 1EJERCICIO RESUELTO - 1

Indica que transformaciones de la energía tienen lugar cuando se Indica que transformaciones de la energía tienen lugar cuando se da cuerda a un coche de juguete y se deja correr.da cuerda a un coche de juguete y se deja correr.

La energía química de nuestros músculos se transforma en La energía química de nuestros músculos se transforma en potencial elástica del resorte del juguete.potencial elástica del resorte del juguete.

Posteriormente, esta energía elástica se transforma en Posteriormente, esta energía elástica se transforma en cinética cuando el coche se mueve.cinética cuando el coche se mueve.

Una vez el coche se ha detenido, toda la energía se ha Una vez el coche se ha detenido, toda la energía se ha transformado en calor, bien momentáneamente presente en transformado en calor, bien momentáneamente presente en el coche, o bien se ha disipado al ambiente.el coche, o bien se ha disipado al ambiente.

Indica que transformaciones de la energía tienen lugar cuando Indica que transformaciones de la energía tienen lugar cuando una bombilla se conecta a la red eléctrica. ¿Y cuando se conecta una bombilla se conecta a la red eléctrica. ¿Y cuando se conecta un ventilador?un ventilador?

La energía eléctrica de la red se transforma en energía La energía eléctrica de la red se transforma en energía luminosa de la bombilla + energía calorífica que se disipa al luminosa de la bombilla + energía calorífica que se disipa al ambiente.ambiente.

La energía eléctrica de la red se transforma en energía La energía eléctrica de la red se transforma en energía cinética de las aspas del ventilador + energía calorífica que cinética de las aspas del ventilador + energía calorífica que se disipa al ambiente.se disipa al ambiente.

EJERCICIO RESUELTO - 2EJERCICIO RESUELTO - 2

Argumenta si un coche parado en la carretera tiene energía Argumenta si un coche parado en la carretera tiene energía potencial.potencial.

En términos relativos, la tiene si está a cierta altura sobre el En términos relativos, la tiene si está a cierta altura sobre el nivel que hallamos tomado como referencia (Enivel que hallamos tomado como referencia (EPP =0) =0)

EJERCICIO RESUELTO - 3EJERCICIO RESUELTO - 3

ACTIVIDADES - 1ACTIVIDADES - 1 Di si los siguientes sistemas son abiertos, cerrados o aislados:

1)Un ser vivo, una olla hirviendo, el Universo, un refresco al sacarlo del frigorífico y una nave espacial.

ACTIVIDADES - 1ACTIVIDADES - 11)1) Di si los siguientes sistemas son abiertos, cerrados o aislados?Di si los siguientes sistemas son abiertos, cerrados o aislados?

Un ser vivo.Un ser vivo.

Una olla hirviendo.Una olla hirviendo.

El Universo.El Universo.

Un refresco al sacarlo Un refresco al sacarlo del frigorífico.del frigorífico.

Una nave espacial.Una nave espacial.

ABIERTO.ABIERTO.

ABIERTO.ABIERTO.

AISLADO.AISLADO.

CERRADO.CERRADO.

AISLADO.AISLADO.

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍAENERGÍA

LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA, POR LO QUE LA ENERGÍA TOTAL DEL UNIVERSO SE MANTIENE CONSTANTE.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

La energía se conserva durante los cambios, pero tiende a La energía se conserva durante los cambios, pero tiende a transformarse en formas de energía menos aprovechablestransformarse en formas de energía menos aprovechables

PROBLEMA ENERGÉTICOPROBLEMA ENERGÉTICO

La energía transferida como La energía transferida como calor no puede transformarse calor no puede transformarse íntegramente en otras íntegramente en otras formas de energía.formas de energía.

RENDIMINETO ENERGÉTICORENDIMINETO ENERGÉTICO

Es el cociente entre la energía útil y la energía suministrada, y suele medirse en tantos por ciento.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

R = ER = EUU /E /ESS .100 .100

Ej) Si un motor tiene un rendimiento del 60%, solo realiza Ej) Si un motor tiene un rendimiento del 60%, solo realiza un trabajo de 60 J por cada 100 J.un trabajo de 60 J por cada 100 J.

Ninguna máquina tiene un rendimiento del 100%, ya que Ninguna máquina tiene un rendimiento del 100%, ya que siempre disipa energía calorífica, lo que se conoce como siempre disipa energía calorífica, lo que se conoce como energía residualenergía residual..

¿CÓMO INTERCAMBIAN ENERGÍA ¿CÓMO INTERCAMBIAN ENERGÍA LOS SISTEMAS MATERIALES?LOS SISTEMAS MATERIALES?

DE 2 MODOS DIFERENTES:DE 2 MODOS DIFERENTES:

EN FORMA MECÁNICAEN FORMA MECÁNICA TRABAJO (W)TRABAJO (W)

CALOR (Q)CALOR (Q)EN FORMA TÉRMICAEN FORMA TÉRMICA

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

¿QUÉ ES EL TRABAJO (W)?¿QUÉ ES EL TRABAJO (W)?

EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITOEL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITO

ENERGÍA ELÉCTRICAENERGÍA ELÉCTRICA ENERGÍA LUMINOSA ENERGÍA LUMINOSA Y CALORÍFICAY CALORÍFICA

ENERGÍA EÓLICAENERGÍA EÓLICA ENERGÍA ELÉCTRICA ENERGÍA ELÉCTRICA Y CALORÍFICAY CALORÍFICA

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

¿QUÉ ES EL CALOR (Q)?¿QUÉ ES EL CALOR (Q)?

EL CALOR AL IGUAL QUE EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITOEL CALOR AL IGUAL QUE EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITO

LO QUE TIENE ES ENERGÍALO QUE TIENE ES ENERGÍA

LOS SISTEMAS QUE ESTÁN LOS SISTEMAS QUE ESTÁN CALIENTES NO TIENEN CALORCALIENTES NO TIENEN CALOR

Y PUEDEN CEDERLA Y PUEDEN CEDERLA DE UN SISTEMA A DE UN SISTEMA A OTRO EN FORMA DE OTRO EN FORMA DE CALOR (Q)CALOR (Q)

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

LAS ENERGÍAS MECÁNICASLAS ENERGÍAS MECÁNICAS

Energía Eléctrica Energía Química Energía Elástica

Energía Gravitatoria Energía Nuclear

Energía Potencial

MECÁNICA: MECÁNICA: CINÉTICACINÉTICA + + POTENCIALPOTENCIAL

Se debe al movimiento de los cuerpos.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIAENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIANo olvidemos que los cuerpos simplemente por tener masas se atraen con una fuerza que responde a la ecuación de Newton:

Es la que poseen los cuerpos debido a su posición en un campo gravitatorio.

Ej) Calcula la Ep que posee un cuerpo de 50kg localizado a 15 m de altura.

EEpp = m . g . h = m . g . h

Ep = m (50Kg). g (9,8m/s2) . h (15m) = 7350 J.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

UNIDAD 6

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICAENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Siendo: k = constante elástica∆X = incremento de longitud del muelle o del cuerpo elástico.

Responde a la siguiente ecuación:

Ej) Calcula la Ep que posee un muelle cuando se alarga 12cm. Y presenta una k = 0,25 N/m.

EEpp = ½ k . ( = ½ k . (∆∆ X)X)22

Ep = ½ k (0,25/2 N/m) Ep = ½ k (0,25/2 N/m) (0,12 m)(0,12 m)22 = 0,125 N/m . = 0,125 N/m . 0,0144m0,0144m22 = = 0,0018 J0,0018 J..

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

La EP es proporcional a la mitad de la constante elástica del cuerpo y al cuadrado de su alargamiento.

ENERGÍA CINÉTICAENERGÍA CINÉTICA

La Ec es proporcional a la mitad de la masa del cuerpo y al cuadrado de su velocidad.

Ej) Calcula la Ec que posee un móvil de 500Kg de masa y que se mueve a una velocidad de 80Km/h.

EEcc = ½ m . v = ½ m . v22

EEcc = ½ m (500/2 Kg) (80000/3600 = ½ m (500/2 Kg) (80000/3600

m/s)m/s)22 = 250Kg . 493,82m/s = 250Kg . 493,82m/s22 = = 123456,8 J123456,8 J..

Se debe al movimiento de Se debe al movimiento de los cuerpos.los cuerpos.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICAMECÁNICA

EEMM = = EECC ++ E EPP

EN UN SISTEMA AISLADO EN UN SISTEMA AISLADO “LA ENERGÍA NI SE CREA “LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE DESTRUYE SOLO NI SE DESTRUYE SOLO SE TRANSFORMA”.SE TRANSFORMA”.

MECÁNICAMECÁNICA: : CINÉTICACINÉTICA + + POTENCIALPOTENCIAL

Cuando un cuerpo cae libremente, toda su Cuando un cuerpo cae libremente, toda su energía potencial va pasando poco a poco a energía potencial va pasando poco a poco a energía cinética, lo que se manifiesta a modo energía cinética, lo que se manifiesta a modo de incremento de la velocidad. de incremento de la velocidad.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

EL CALOR AL IGUAL QUE EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITOEL CALOR AL IGUAL QUE EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITO

LO QUE TIENE ES ENERGÍALO QUE TIENE ES ENERGÍA

LOS SISTEMAS QUE ESTÁN LOS SISTEMAS QUE ESTÁN CALIENTES NO TIENEN CALORCALIENTES NO TIENEN CALOR

Y PUEDEN CEDERLA Y PUEDEN CEDERLA DE UN SISTEMA A DE UN SISTEMA A OTRO EN FORMA DE OTRO EN FORMA DE CALOR (Q)CALOR (Q)

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

CALORCALOR

Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor:Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor:

CONDUCCIÓN: propagación calorífica sin desplazamiento de CONDUCCIÓN: propagación calorífica sin desplazamiento de materia.materia.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

CALORCALOR

ENERGÍA, TRABAJO Y CALORENERGÍA, TRABAJO Y CALOR

CALORCALOR

Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor:calor:

CONVECCIÓN: propagación calorífica CONVECCIÓN: propagación calorífica mediante desplazamiento de materia.mediante desplazamiento de materia.

Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor:Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor:

RADIACIÓN: propagación calorífica mediante ondas RADIACIÓN: propagación calorífica mediante ondas electromagnéticas.electromagnéticas.

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

CALORCALOR

MEDIDA DE LA TEMPERATURAMEDIDA DE LA TEMPERATURAEscala Celsius: se asigna el valor 0ºC a la temperatura de fusión Escala Celsius: se asigna el valor 0ºC a la temperatura de fusión del agua y 100ºC a su temperatura de ebullición.del agua y 100ºC a su temperatura de ebullición.

Escala Fahrenheit: se le da el valor 32ºF al punto de fusión del Escala Fahrenheit: se le da el valor 32ºF al punto de fusión del agua y 212ºF a su punto de ebullición. La relación con la escala agua y 212ºF a su punto de ebullición. La relación con la escala centígrada viene expresada por: centígrada viene expresada por: T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9

Escala absoluta o Kelvin: el cero de esta escala (cero absoluto), Escala absoluta o Kelvin: el cero de esta escala (cero absoluto), es aquella temperatura en la que todas las partículas materiales es aquella temperatura en la que todas las partículas materiales carecen de movimiento. La relación entre la escala centígrada y carecen de movimiento. La relación entre la escala centígrada y la absoluta es: la absoluta es: T(ºK) = T(ºC) + 273T(ºK) = T(ºC) + 273

ENERGÍA, TRABAJO Y ENERGÍA, TRABAJO Y CALORCALOR

CALORCALOR

Expresa la temperatura de 36,5ºC en Expresa la temperatura de 36,5ºC en ºF y ºK.ºF y ºK.

EJERCICIO RESUELTO - 6EJERCICIO RESUELTO - 6

36,5/5 +32/9 = 10,86ºF36,5/5 +32/9 = 10,86ºF

T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9 T(ºK) = T(ºC) + 273T(ºK) = T(ºC) + 273

36,5 + 273 = 309,5ºK36,5 + 273 = 309,5ºK

REFERENCIASREFERENCIAS

http://www.iseta.edu.ar/materialcahttp://www.iseta.edu.ar/materialcatedra/Unidad-tedra/Unidad-

1%20complemento.pdf1%20complemento.pdf