ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR Clase 2 Gabriela Valenzuela Arce

TERMOQUIMCA La termodinámica se basa en dos principios fundamentales que comprenderemos en esta unidad: La energía del Universo es constante. El desorden del Universo aumenta constantemente.

TIPOS DE SISTEMAS Intercambian con el exterior MATERIA Y ENERGÍA. ABIERTOS Intercambian con el exterior solo ENERGÍA. CERRADOS No intercambian con el exterior ni MATERIA ni ENERGÍA. AISLADOS

Responde verdadero (V) o falso (F). ___ En un sistema abierto hay intercambio solo de materia con el exterior. ___Una botella de bebida destapada es un sistema abierto. ___El cuerpo humano es un sistema cerrado. ___Un termómetro es un sistema aislado. ___Las variables de estado son propiedades medibles. ___Las variables de estado describen el estado de un sistema.

ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR RECUERDA: ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR La materia está formada por partículas en constante movimiento. (Teoría cinético-molecular)

ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR RECUERDA: La temperatura y la presión es una consecuencia de la energía cinética de las partículas.

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

OBJETIVOS Conocer el concepto de energía y las formas en que se manifiesta en los sistemas materiales. Saber sus unidades de medida y adquirir destreza en el cálculo de sus equivalencias. Conocer y comprender el principio de conservación de la energía y su degradación. Determinar el rendimiento energético de un proceso y los efectos beneficiosos y perjudiciales derivados del uso de la energía.

CONCEPTO DE ENERGÍA Es la capacidad que tienen los sistemas materiales para producir cambios. Es la capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. Es la capacidad para realizar un trabajo. La causa de los cambios son las interacciones de la materia.

TIPOS DE ENERGÍA La energía puede manifestarse de formas diversas. La mayoría de las formas de energía son INTERCOMVERTIBLES. La energía puede manifestarse de formas diversas.

ENERGIA Se conoce como la capacidad de un sistema para producir un trabajo. Cualquier sistema quimico, a una presion y temperatura dada, posee: Una cantidad de energia que es medible macroscopicamente. Una cantidad de energia almacenada en su interior debido a su composicion, que llamamos ENERGIA INTERNA €)

EJEMPLO: Imagina que tienes un sistema cerrado que contiene 200 g de agua a la temperatura ambiente. Es posible aumentar su energía interna calentando el agua o agitándola con una varilla.

¿Qué relacion hay entre calor y trabajo? Gran cantidad de transformaciones que suceden intercambian con el entorno solo calor (q) y trabajo (w), de ahí que la variación de energía interna (ΔE), al pasar de una situación inicial a otra final, pueda ser representada así: ΔE = Ef – Ei ΔE = q + w El calor intercambiado por el sistema más el trabajo realizado sobre el sistema es igual a la variación de energía interna del sistema.

Calor y temperatura son dos conceptos distintos ¿Qué es el calor? Reflexiona sobre la siguiente expresión: ¡Qué calor hace hoy! ¡Qué temperatura más alta hace hoy! Calor y temperatura son dos conceptos distintos

Calor y temperatura El calor es la energía que se transfiere de un sistema a otro como consecuencia de una diferencia de temperatura. La transmisión de calor de un sistema a otro, ocurre hasta que se alcanza el equilibrio térmico, es decir, ambos sistemas alcanzan la misma temperatura.

CALOR - Calor: energía térmica que se transfiere de un cuerpo caliente a otro más frío - Entre dos cuerpos a diferente temperatura, Tª → transferencia de energía en forma de calor hasta el equilibrio térmico. - Unidades del calor: 1 cal= 4,18 J (Julios)

¿COMO SE MIDE LA ENERGÍA? La forma de energía más conocida es el calor (Q). Cantidad de calor que se le ha de dar a 1g. de agua para que su temperatura aumente 1ºC. CALORÍA 1 cal. = 4,18 J. 1 J. = 0,24 cal. Trabajo necesario para elevar a un metro de altura un objeto de 102g. de masa. JULIO (S.I.) P = 1N KWh (Sistemas eléctricos) 1 KWh = 3600000 J.

- Tres mecanismos de propagación (o transmisión) del calor: Conducción Convección Radiación

Conducción Sólidos Transmisión del calor: pasa la Ec de unas partículas a las vecinas. A lo largo de todo el objeto Calentar alimentos sobre una llama. Convección: Fluidos ↓densidad → ↑Tª: ascienden. Al enfriarse descienden El calor se distribuye por todo el fluido. Fenómenos naturales: lluvia, viento, masas de aire frío, cálido, húmedo. Radiación No necesita medio material Todos los cuerpos emiten calor por radiación (↑Tª → ↑radiación) Cuerpos calientes → emiten IR. Ej: serpientes y satélites.

Conducción

Convección Tema 3: temperatura y calor David Leunda

Radiación Tema 3: temperatura y calor David Leunda

CALOR

Efectos del calor sobre los cuerpos Cambios de estado: inversa o condensación

TEMPERATURA La temperatura es una medida de la energía cinética de las moléculas de un sistema. Cuando un sistema recibe calor, aumenta la velocidad con que se mueven dichas moléculas. A mayor energía cinética mayor será la temperatura, y viceversa. ↑ Ec partículas→ ↑ agitación térmica → ↑Tª

TEMPERATURA Escala termométrica: sistema de medida de la temperatura.

ACTIVIDADES PARA CASA - 1 Di si los siguientes sistemas son abiertos, cerrados o aislados? Un ser vivo, una olla hirviendo, el Universo, un refresco al sacarlo del frigorífico y una nave espacial. Un cuerpo situado en lo alto de una colina, presenta una energía potencial de 500J. ¿Cuánto vale su energía mecánica? ¿Y su energía cinética? Si el cuerpo anterior lo echamos a rodar, ¿qué energía mecánica presentará a mitad del recorrido? ¿Y qué valor tendrá la energía cinética en ese punto intermedio? ¿y la potencial? Un calefactor irradia 1,5 Kwh. Calcula en calorías y en julios la energía suministrada en 5 horas.

ACTIVIDADES - 1 Di si los siguientes sistemas son abiertos, cerrados o aislados? Un ser vivo. ABIERTO. Una olla hirviendo. ABIERTO. AISLADO. El Universo. Un refresco al sacarlo del frigorífico. CERRADO. Una nave espacial. AISLADO.

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA, POR LO QUE LA ENERGÍA TOTAL DEL UNIVERSO SE MANTIENE CONSTANTE. La energía se conserva durante los cambios, pero tiende a transformarse en formas de energía menos aprovechables PROBLEMA ENERGÉTICO La energía transferida como calor no puede transformarse íntegramente en otras formas de energía.

¿CÓMO INTERCAMBIAN ENERGÍA LOS SISTEMAS MATERIALES? DE 2 MODOS DIFERENTES: EN FORMA MECÁNICA TRABAJO (W) EN FORMA TÉRMICA CALOR (Q)

¿QUÉ ES EL TRABAJO (W)? EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITO ENERGÍA EÓLICA ENERGÍA ELÉCTRICA Y CALORÍFICA ENERGÍA ELÉCTRICA ENERGÍA LUMINOSA Y CALORÍFICA

¿QUÉ ES EL CALOR (Q)? EL CALOR AL IGUAL QUE EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITO LOS SISTEMAS QUE ESTÁN CALIENTES NO TIENEN CALOR Y PUEDEN CEDERLA DE UN SISTEMA A OTRO EN FORMA DE CALOR (Q) LO QUE TIENE ES ENERGÍA

W = F . DX TRABAJO W = F . DX . Cos a EL TRABAJO (W) ES LA ENERGÍA QUE SE TRANSFIERE DE UNOS SISTEMAS A OTROS POR LA ACCIÓN DE UNA FUERZA QUE SE DESPLAZA. W = F . DX . Cos a Por lo tanto el TRABAJO depende de la intensidad de la fuerza y del desplazamiento producido. W = F . DX Si el movimiento no es línea recta, sino que se lleva a cabo con un ángulo determinado entonces:

W = F . DX . TRABAJO W = F . DX . Cos a 1J = 1N . 1m W=F x 1 Julio es el trabajo realizado por una Fuerza de un Newton cuando su punto de aplicación se ve desplazado 1 metro en la misma dirección y sentido que el desplazamiento. 1J = 1N . 1m . uff, uff W=F x Trabajo realizado por el hombre Fuerza aplicada Distancia que se desplaza el objeto W = F . DX . Cos a

W = DEM W = DEP W = DEC TRABAJO EL TRABAJO MODIFICA LA ENERGÍA MECÁNICA W = DEM MODIFICA LA ENERGÍA POTENCIAL MODIFICA LA ENERGÍA CINÉTICA W = DEP W = DEC W = F . Dh = m . g (hB – ha) = (m . g . hB)- (m . g . hA)= EpB - EpA = DEp Página 137 de libro de texto

CALOR EL CALOR AL IGUAL QUE EL TRABAJO ES ENERGÍA EN TRÁNSITO LOS SISTEMAS QUE ESTÁN CALIENTES NO TIENEN CALOR Y PUEDEN CEDERLA DE UN SISTEMA A OTRO EN FORMA DE CALOR (Q) LO QUE TIENE ES ENERGÍA

CALOR Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor: CONDUCCIÓN: propagación calorífica sin desplazamiento de materia.

CALOR Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor: CONVECCIÓN: propagación calorífica mediante desplazamiento de materia.

CALOR Hay tres procedimientos de transferencia de energía mediante calor: RADIACIÓN: propagación calorífica mediante ondas electromagnéticas.

CALOR MEDIDA DE LA TEMPERATURA Escala Celsius: se asigna el valor 0ºC a la temperatura de fusión del agua y 100ºC a su temperatura de ebullición. 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 centígrada viene expresada por: T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9 Escala absoluta o Kelvin: el cero de esta escala (cero absoluto), es aquella temperatura en la que todas las partículas materiales carecen de movimiento. La relación entre la escala centígrada y la absoluta es: T(ºK) = T(ºC) + 273

EJERCICIO RESUELTO - 6 T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9 T(ºK) = T(ºC) + 273 Expresa la temperatura de 36,5ºC en ºF y ºK. T(ºC)/5 = T(ºF) – 32/9 T(ºK) = T(ºC) + 273 36,5/5 +32/9 = 10,86ºF 36,5 + 273 = 309,5ºK