FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Transferencia de energía: calor INICIO ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR 6 PARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET.

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1 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Transferencia de energía: calor INICIO ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR 6 PARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET

2 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Esquema de contenidos SALIRANTERIOR ESQUEMA INTERNET INICIO 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 La máquina de vapor El motor de explosión Rendimiento de las máquinas térmicas Máquinas frigoríficas 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

3 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Para empezar, experimenta y piensa SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR ESQUEMA INTERNET INICIO Corrientes de convección Retiramos la tarjeta Líquido coloreado caliente Líquido sin colorear frío Tarjeta que separa ambas las boquillas El líquido frío baja y el caliente sube. Al cabo del tiempo todo el líquido está coloreado por igual y a la misma temperatura.

4 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor El cero absoluto ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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

5 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Escalas termométricas ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO KELVINCELSIUSFAHRENHEIT 373 K 273 K 0 K- 273 ºC 0 ºC 100 ºC - 459 ºF 32 ºF 212 ºF

6 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Calor y equilibrio térmico ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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 50 30 10

7 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Transmisión de calor ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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

8 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Cambio de temperatura ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 20 50 80 70 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).

9 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor El calorímetro ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Termómetro Vacío Aislante Agitador El calorímetro se utiliza para determinar calores específicas de sustancias

10 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Cambios de estado ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO SólidoLíquidoGas FUSIÓN VAPORIZACIÓN SOLIDIFICACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN SUBLIMACIÓN SUBLIMACIÓN INVERSA

11 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor -20 0 100 T (ºC) 0482012162824t (min) Cambios de estado. Puntos de fusión y ebullición ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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

12 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Dilatación de los sólidos ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Coeficiente de dilatación lineal α Coeficiente de dilatación cúbico γ Coeficiente de dilatación superficial β Para tener en cuenta los efectos de la dilatación, en el diseño de estructuras se dejan juntas de dilatación. Coeficientes de dilatación lineal.

13 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor A Dilatación de los líquidos ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Hasta la marca A el contenido del matraz es de 100 mL. Si se calienta el matraz, éste se dilata antes que el líquido y los 100 mL se corresponderían con la marca B Si el matraz tuviese líquido hasta el nivel A, al calentarse, llegaría al nivel C. A Agua caliente B A B C Dilatación aparente (A-C) Dilatación real (B-C) Dilatación del matraz

14 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Transformación entre calor y trabajo ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA EN TRABAJO MECÁNICO TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA EN ENERGÍA TÉRMICA Energía Energía útil Energía térmica Émbolo Calor

15 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Equivalencia entre calor y trabajo ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Se llama equivalente mecánico del calor a la relación entre el trabajo realizado y el calor que puede producir: 1 cal = 4,18 J; o bien 1J = 0,24 cal. Experiencia de Joule Termómetro Aspas Agua Eje Pesas Las pesas caen a la vez y mueven las aspas y aumenta la temperatura del agua.

16 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor A C B A C La máquina de vapor ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Vapor Agua Combustible Mientras se produzca vapor en la caldera, el movimiento del émbolo se transmite a la biela y hace que se mueva la rueda. FASE DE ESCAPE FASE DE ADMISIÓN Desplazamiento Rueda

17 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor El motor de explosión ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Rendimiento de las máquinas térmicas ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO FOCO CALIENTEFOCO FRÍO MÁQUINA En una máquina térmica el trabajo realizado es igual al calor absorbido (Q 1 ) menos el calor cedido (Q 2 ), W = Q 1 - Q 2 Q 1 Q2Q2 Rendimiento =· 100 Trabajo producido Energía consumida · 100 W Q1Q1 Q1Q1 Q 1 - Q 2 · 100 Rendimiento

19 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Máquinas frigoríficas ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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

20 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Transferencia de energía: calor Enlaces de interés ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR INICIO Calor y temperatura IR A ESTA WEB Calentamiento global IR A ESTA WEB