4º ESO, ptt energía calorífica

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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
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T (ºK)= T (ºC) + 273
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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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2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• 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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2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• 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
http://laplace.us.es/wiki/images/0/05/C
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2. CALOR TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
• 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)
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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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4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
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4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
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4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
• 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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4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
• 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
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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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4. VARIACIÓN DE Tª. CAMBIOS DE ESTADO
• 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
• 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.
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5. VARIACIÓN DE Tª. DILATACIÓN
ΔL= 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
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