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Trabajo y energía. Esquema de contenidos La energía Tipos de energía Propiedades de la energía La fuerza de rozamiento ¿Qué es el trabajo? El trabajo.

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Presentación del tema: "Trabajo y energía. Esquema de contenidos La energía Tipos de energía Propiedades de la energía La fuerza de rozamiento ¿Qué es el trabajo? El trabajo."— Transcripción de la presentación:

1 Trabajo y energía

2 Esquema de contenidos La energía Tipos de energía Propiedades de la energía La fuerza de rozamiento ¿Qué es el trabajo? El trabajo El trabajo modifica la energía Potencia Las máquinas mecánicas

3 Esquema de contenidos Temperatura de los cuerpos. Calor El cero absoluto Efectos del calor sobre los cuerpos Energía térmica y trabajo mecánico Transformación entre calor y trabajo Equivalencia entre calor y trabajo Cambio de temperatura El calorímetro Cambios de estado. Puntos de fusión y ebullición Dilatación de los sólidos Cambios de estado Dilatación de los líquidos Escalas termométricasCalor y equilibrio térmico Transmisión de calor

4 Tipos de energía La energía es una propiedad de los cuerpos o de los sistemas materiales que les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Energía cinética (E C ). Es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v): E C =1/2 m·v 2 Energía potencial (E P ). Es la energía que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición. Energía potencial gravitatoria. Es la energía que tienen los cuerpos por estar en un lugar determinado sobre el suelo terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), del valor de g en ese lugar y de la altitud a la que se encuentre sobre la superficie de la Tierra (h). E P = m g h Energía potencial elástica. Es la energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. Su valor depende la constante de elasticidad del cuerpo, k, y de lo que se ha deformado (x): E E = 1/2 k·x 2 Es la energía que se transfiere cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura. Es la energía debida a los enlaces que se establecen entre los átomos y demás partículas que forman una sustancia. Es la energía que emiten los átomos cuando sus núcleos se rompen (energía de fisión) o se unen (energía de fusión). Es la energía que se propaga mediante ondas electromagnéticas, como la luz. Son ejemplo de energía radiante la energía solar, las microondas, los rayos X, etc. Energía térmicaEnergía químicaEnergía nuclearEnergía radiante Energía mecánica Es la energía que está ligada a la posición o al movimiento de los cuerpos. Existen dos tipos de energía mecánica. La energía mecánica (EM) de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial. E M = E C + E P

5 Propiedades de la energía La energía se transfiere La energía se transforma La energía se conserva Calor En los botes, parte de la energía se transforma en calor. Se degrada porque no puede ser utilizada de manera útil. La energía se puede almacenar y transportar Una cocina transfiere energía térmica a la paellera. Las pilas almacenan energía. La energía se degrada La energía eléctrica se transporta por el tendido eléctrico. Cuando la chica cae, su energía potencial se transforma en cinética. En cada transformación, la cantidad total de energía se conserva.

6 ¿Qué es el trabajo? El trabajo es la energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento. En el SI se mide en julios (J). El chico hace un gran esfuerzo con la mochila, pero no realiza ningún trabajo. El chico que arrastra la mochila, si realiza un trabajo, pues aplica una fuerza que provoca el desplazamiento de la mochila. Desplazamiento Peso α α FXFX F F FXFX FXFX W = F · x · cosα

7 La fuerza de rozamiento El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre es negativo, pues la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento. W roz = F roz · x · cos 180º = - F roz · x F F roz P N

8 El trabajo modifica la energía Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical que le hace desplazarse en esa misma dirección con velocidad constante, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía potencial que experimenta el cuerpo. W=E P Cuando sobre un cuerpo actúa un fuerza que le provoca un desplazamiento en su misma dirección, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía cinética que experimenta el cuerpo. WF=E C Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza que provoca cambios en su velocidad y en su posición, el trabajo de esa fuerza es igual a la variación de energía mecánica que experimenta el cuerpo. WF=E M F P F h2h2 h1h1 Energía cinética Energía potencial Energía mecánica P F

9 Potencia La potencia ( Ρ ) relaciona el trabajo realizado con el tiempo que se emplea en ello: Ρ = W / t ; Ρ = E / t ; En el SI la potencia se mide en vatios (W). Potencia y velocidad P = W F · x = tt = F · v Potencias típicas de algunas máquinas.

10 El cero absoluto Aumento de temperatura Aumento de la velocidad de las partículas T = 0 KT = 300 KT = 1000 K EL CERO ABSOLUTO: - 273,15º C Según la teoría cinética, las partículas se mueven más o menos libremente dependiendo del estado físico. Cuanto más rápido se mueven, mayor es la temperatura de la sustancia TRANSFERENCIA DE ENERGÍA: CALOR ENERGÍA INTERNA ES LA SUMA DE TODAS LAS ENERGÍAS CINÉTICA Y POTENCIAL DE LAS PARTÍCULAS

11 Escalas termométricas KELVINCELSIUSFAHRENHEIT 373 K 273 K 0 K- 273 ºC 0 ºC 100 ºC ºF 32 ºF 212 ºF

12 Calor y equilibrio térmico El calor o energía térmica es la energía que se intercambia cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura, o cuando se produce un cambio de estado. Cuando dos cuerpos a diferente temperatura se ponen en contacto el tiempo suficiente, sus temperaturas se igualan. Están en equilibrio térmico. Agua caliente Agua fría Agua con temperatura intermedia

13 Transmisión de calor CONDUCCIÓNCONVECCIÓN RADIACIÓN La conducción es el modo en que se transmite la energía térmica en los sólidos. La energía se propaga gracias a los choques que se producen entre las partículas «calientes» y sus vecinas. La convección es el modo en que se transmite la energía térmica en los fluidos (líquidos y gases). La energía se propaga porque se produce un transporte de materia. La radiación es el modo en que se transmite la energía térmica entre dos cuerpos sin que exista ningún tipo de contacto material entre ellos. Se propaga por medio de ondas electromagnéticas y es la única forma en que se transmite energía térmica en el vacío. Partículas del sólido Sentido de propagación del calor por conducción. Partículas del gas Partículas del líquido El aire caliente sube El aire frío baja

14 Cambio de temperatura Agua Aceite Encendemos los hornillos. Diez minutos después… La temperatura que un cuerpo alcanza al absorber calor depende de su masa y del tipo de materia que lo forme. Se denomina calor específico (c e ) de una sustancia a la cantidad de calor que hay que comunicar a 1 g de la misma para que su temperatura aumente 1 K. En el SI se mide en J/(kg K).

15 Cambios de estado SólidoLíquidoGas FUSIÓN VAPORIZACIÓN SOLIDIFICACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN SUBLIMACIÓN SUBLIMACIÓN INVERSA

16 T (ºC) t (min) Cambios de estado. Puntos de fusión y ebullición Sólido Líquido Gas Se produce el cambio de estado de sólido a líquido. La temperatura no varía. Toda la sustancia está en estado líquido Cambio de estado de líquido a gas. No varía la temperatura Toda la sustancia está en estado gaseoso. PUNTO DE EBULLICIÓN O VAPORIZACIÓN PUNTO DE FUSIÓN PUNTO DE CONDENSACIÓN PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN COINCIDE CON

17 El motor de explosión ADMISIÓNCOMPRESIÓNEXPLOSIÓNESCAPE Se abre la válvula de escape y los gases son expulsados. Salta la chispa en la bujía y la mezcla explota. Los gases producidos lanzan el émbolo hacia abajo, transmitiendo el movimiento a la biela. El pistón sube y comprime la mezcla. La mezcla gasolina- aire entra por la válvula de admisión, que se abre mientras el pistón baja. Bujía Válvula de escape Cilindro Biela Válvula de admisión Pistón

18 Máquinas frigoríficas Ventilador del evaporador Evaporador Compresor Ventilador del compresor Indicador de temperatura Control de temperatura Desagüe Condensador FOCO CALIENTE FOCO FRÍO MÁQUINA TÉRMICA QfQf QcQc W

19 Enlaces de interés Energía IR A ESTA WEB Trabajo, potencia y energía IR A ESTA WEB

20 Enlaces de interés Calor y temperatura IR A ESTA WEB Calentamiento global IR A ESTA WEB


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