energía calorífica

Karmelo Ikastetxea © Prof. Marian Sola

ENERGÍA CALORÍFICA

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0. INTRODUCCIÓN• Calor forma de transferencia de energía, que

produce cambios• Hervir agua, fundir hielo, dilatar vías del tren• Siglo XVIII: calor se transforma en trabajo

mecánico (máquina de vapor)• Calor (Q) es energía en tránsito que pasa de

un cuerpo a otro cuando éstos están a distinta temperatura.

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1. TEMPERATURA

• Magnitud que permite medir el frío o calor de un cuerpo (evitando subjetividad)

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1.1- TEORÍA CINÉTICA• Sistemas materiales están formados por

partículas (moléculas, átomos o iones) que están en continuo movimiento

• Poseen energía cinética= ½ mv2

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1.1- TEORÍA CINÉTICA

• Energía cinética y su relación con la Tª– Si las partículas se mueven muy deprisa, las

partículas tienen mayor energía cinética y el cuerpo se encuentra a Tª elevada

– Si se mueven despacio, tendrán menor energía cinética y estará a Tª baja

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1.2- EQUILIBRIO TÉRMICO

• Si dos cuerpos que tienen distinta temperatura se ponen en contacto:– Ambos adquirirán la misma Tª (Tª de equilibrio)– Alcanzan el equilibrio térmico (= energía cinética)

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1.3- TERMÓMETROS. ESCALAS

• Termómetros miden Tª• Su funcionamiento se basa en:– Algunas propiedades de los cuerpos cambian al

variar su temperatura (termómetro de Hg)– Dos cuerpos en contacto adquieren la misma

temperatura

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1.3- TERMÓMETROS. ESCALAS• La escala termométrica más habitual es la

escala Celsius o centígrada. Su unidad es el grado Celsius.

• La escala Kelvin o absoluta se emplea más en ámbitos científicos. Utiliza el grado Kelvin como unidad. – A -273ºC las partículas de la materia carecen de

movimiento térmico, por tanto no tiene sentido una temperatura inferior

T (ºK)= T (ºC) + 2734.DBH 8


2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA

• Calor es el proceso de transferencia de energía de un cuerpo a otro como consecuencia de la diferencia de Tª entre ellos

• Se mide en julio (S.I.) o calorías• 1caloría= 4,18 julios• Caloría cantidad de calor necesario para

elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua

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• Mecanismos de transferencia de calor• Conducción:

– propagación calorífica sin desplazamiento de materia.

– partículas del cuerpo que reciben energía se mueven con mayor rapidez y transmiten esta energía mediante choques a las restantes partículas del cuerpo. (en metales)

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CONDUCCIÓN

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• Convección – es la propagación calorífica mediante desplazamiento de

materia. – se produce fundamentalmente en los fluidos– las partes del fluido que reciben energía aumentan de

volumen se vuelven menos densas y ascienden. – las partes frías son más densas y bajan ocupando las zonas

libres hasta que la temperatura se iguala.

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CONVECCIÓN

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http://laplace.us.es/wiki/images/0/05/Conveccion.gif

http://laplace.us.es/wiki/images/0/05/Conveccion.gif



• Radiación – es la propagación calorífica a través de ondas

electromagnéticas sin necesidad de ningún medio material– todos los cuerpos radian y absorben energía a cualquier

temperatura– cuando la Tª de un cuerpo alcanza un determinado valor

se pone incandescente e irradia energía luminosa. – (energía que procede del sol)

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RADIACIÓN

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3.CAPACIDAD CALORÍFICA

• Dos cuerpos de diferente material pero igual masa se ponen en contacto con el mismo foco calorífico, experimentan incrementos de Tª diferentes.

• Poseen distinta capacidad calorífica.

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3.CAPACIDAD CALORÍFICA• Calor específico, ce , de

una sustancia es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de un kilogramo de dicha sustancia. Se mide en J/kg ºK

Q= m ce ΔT =

m ce (T final- T inicial)4.DBH 18


3.CAPACIDAD CALORÍFICA

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4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO

• Uno de los efectos causados por el aumento (o disminución) de la temperatura es el cambio agregación (cambio de estado) de la materia.

• Los cambios de estado que absorben calor reciben el nombre de cambios de estado progresivos.

• Los cambios de estado que necesitan que la sustancia se enfríe (desprenda calor) reciben el nombre de cambios de estado regresivos.

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• La partículas de sólido pueden vibrar• Si reciben energía se incrementa su Ec y por

tanto tambien ↑su Tª• En un momento el sólido se transforma en

líquido• En el cambio de estado no se produce ↑ de Tª• La energía no se está empleando en aumentar la

energía cinética de las moléculas, sino en romper enlaces entre ellas.



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• Al completar el cambio de estado si aumentamos la Tª– ↑ la Ec y la agitación de la partículas– La velocidad es grande y las partículas escapan de

la superficie líquida– Cambia a estado gaseoso


4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO• Calor latente o calor de

transformación

– Q= m L– cantidad de calor que hay

suministrar a 1 kg de una sustancia para que cambie de estado.

– En el S. I el calor latente se expresa en J (ó kJ)/kg.

– Calor latente de fusión Lf

– Calor latente de vaporización Lv

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• Cada sustancia tiene (a una presión dada) unas – Temperaturas de fusión – Temperatura de

ebullición características• Pueden servir para su

identificación

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VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO

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5. VARIACIÓN DE Tª. DILATACIÓN

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• Las partículas de los sólidos vibran alrededor de posiciones fijas

• Al aumentar la Tª la vibración se hace mayor y las partículas se separan entre sí, produciendo un aumento del tamaño del cuerpo. Dilatación

• Ej: grietas que aparecen en las carreteras durante el verano o por el termómetro cuando tomas la Tª.

• La materia se dilata tanto en estado sólido, como en estado líquido o gaseoso.


5. VARIACIÓN DE Tª. DILATACIÓNΔL= α L0 (Tf - Ti)

• α se llama coeficiente de dilatación lineal y es característica de cada sustancia.

• La variación de volumen se expresa mediante la fórmula:

ΔV= γ V0 (Tf - Ti)

siendo γ= 3α 4.DBH 29

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