Calor y trabajo

trabajo = fuerza x desplazamiento TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE Concepto de trabajo El trabajo mecánico es el producto de la fuerza por el desplazamiento efectuado, si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección. trabajo = fuerza x desplazamiento W = F  D x W = F  D x c o s q Solo realiza trabajo la componente de la fuerza que coincide con la dirección del desplazamiento.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE Ejemplos El trabajo es máximo y positivo si la dirección y sentido de la fuerza coinciden con los del desplazamiento. El trabajo es nulo si las direcciones del desplazamiento y de la fuerza son perpendiculares El trabajo es negativo si el desplazamiento y la fuerza tienen sentido contrario. W = F  D x c o s 0º W = F  D x c o s 90º W = F  D x c o s 180º -F

POTENCIA Y RENDIMIENTO Concepto de potencia La potencia representa la rapidez con la que se realiza un trabajo. P = W t Unidades: 1 vatio = 1J/1s Calcular la potencia desarrollada por un ascensor que transporta a 10 personas de 70 kg cada una hasta la quinta planta (3 m de altura cada piso) en 12 s. P = W t F  D x m g = 7  9 , 8 1 5 2 w

POTENCIA Y RENDIMIENTO Concepto de rendimiento El rendimiento de una máquina es la relación entre la potencia real y la potencia teórica de la máquina. r e n d i m t o = p c a l ó  1 Ejemplo: Calcular el rendimiento del siguiente sistema Energía eléctrica suministrada por segundo: 60J Energía luminosa por segundo: 15 J Energía térmica por segundo: 45 J r e n d i m t o = 1 5 w 6  2 %

TRANSFERENCIA DE CALOR Calor transferido en intervalos térmicos La energía calorífica suministrada a un cuerpo depende: Del intervalo de temperatura. Q = m ∙ c ∙ (t2 – t1) De la cantidad de sustancia. Del tipo de sustancia: calor específico. Calor transferido en los cambios de estado La energía calorífica suministrada a un cuerpo depende: De la cantidad de sustancia. Q = m ∙ L Del tipo de sustancia: calor latente de cambio de estado.

TRANSFERENCIA DE CALOR Ejemplo: Calcular la energía necesaria para que un bloque de hielo de 0,5 kg que inicialmente está a -50 ºC se convierta en vapor de agua a 100 ºC. Tramo 1. Hielo a -50 ºC a hielo a 0º C. Q1 = m ∙ c ∙ ∆t = 0,5 ∙ 2 100 ∙ (0 ºC– (-50 ºC) = 52 500 J Tramo 2. Hielo a 0 ºC a agua a 0º C. Q2 = m ∙ Lf = 0,5 ∙ 3,35 ∙ 105 = 167 500 J Tramo 3. Agua a 0 ºC a agua a 100º C. Q3 = m ∙ c ∙ ∆t = 0,5 ∙ 4 180 ∙ (100 ºC– 0 ºC) = 209 000 J Tramo 4. Agua 100 ºC a vapor de agua a 100º C. Q4 = m ∙ Lv = 0,5 ∙ 2,2 ∙ 106 = 1 100 000 J La energía térmica total: Qt = Q1 + Q2+ Q3+ Q4 = 1 529 000 J