Clase 18 Guía del alumno Segundo Medio MAS NEM

Física
GUINV016F2-A16V1
Guía: Transmisión del calor
Física - Segundo Medio
Sección 1
Observando y
reflexionando
Actividad A
1.
DESAFÍO:
Enfriamiento por expansión.
Exhala aire sobre la palma de tu mano con la boca bien abierta.
¿Qué sientes?
Aire frío
Aire caliente
2. Ahora reduce la abertura entre tus labios y sopla.
¿Qué sientes?
Masas de aire
Aire frío
Aire caliente
3. Existe alguna diferencia entre ambas experiencias. Explica.
Sí, _______________________________________________
No, ______________________________________________
Actividad B
(Menor Tº)
(Mayor Tº)
Aplicación de la Primera ley de la termodinámica
Con la ayuda de la información relevante realiza un plan alimenticio, que permita el consumo de 1800 calorías por día.
(Pastas)
132 cal/100g
(Leche)
42 cal/100g
(Carnes rojas)
242 cal/100g
(Pescado)
206 cal/100g
(20 min de ejercicio)
–187 cal
(Agua)
0 cal
______________________________________
1800 cal/día
______________________________________
______________________________________
______________________________________
¿Cuál es la relación que existe entre la energía interna de un
sistema, el calor y el trabajo?
____________________________________________________
____________________________________________________
2
Cpech - Nivelación
Conservación de la energía
Cuando cierta cantidad de calor Q es
absorbida (Q positivo), o cedida (Q
negativo) por un sistema, y un trabajo
W es realizado por dicho sistema (W
positivo) o sobre él (W negativo), la
variación de la energía interna (ΔU) es:
ΔU = Q – W
Transmisión del calor
Objetivos de la clase
•
•
•
Describir los procesos de propagación del calor.
Aplicar la primera ley de la termodinámica en un calorímetro.
Comprender las diferencias de los procesos de transmisión del calor.
De forma individual, completa el siguiente cuadro marcando una X en la casilla que crees que se relaciona más
con el conocimiento que tienes en este momento sobre el tema. Vuelve a marcar al finalizar la guía para que
identifiques cuánto avanzaste.
¿Sé identificar los procesos de
propagación del calor?
No sé
Sé un
poco
Lo sé
bien
Lo sé
y soy
capaz de
explicarlo
a otros
¿Sé reconocer la primera ley de la
termodinámica?
No sé
Sé un
poco
Lo sé
bien
Lo sé
y soy
capaz de
explicarlo
a otros
¿Sé calcular la temperatura
equilibrio en una mezcla?
No sé
Sé un
poco
Lo sé
bien
de
Lo sé
y soy
capaz de
explicarlo
a otros
Al
inicio
Al final
Cpech - Nivelación
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Física - Segundo Medio
Sección 2
Investigando
I. TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONDUCCIÓN
Actividad 1
Observa la imagen, lee la información relevante y encuentra posibles respuestas sobre la
propagación del calor por conducción.
Al tomar el tenedor sentirás que está tan caliente
que no podrás sujetarlo. El calor entra al tenedor y
se transmite por toda su longitud. A la transmisión
del calor que ocurre de esta forma se le llama
conducción.
1.
¿Qué produce la llama en las moléculas del tenedor?
Hace que las moléculas del extremo caliente del tenedor se muevan y choquen con mayor rapidez.
Hace que las moléculas del extremo caliente del tenedor no se muevan.
2. ¿Cómo se transmite el calor entre las moléculas del tenedor?
Las moléculas chocan entre sí transfiriendo la energía térmica y propagando el calor por el tenedor.
Las moléculas aumentan su velocidad, trasladándose al otro extremo del tenedor.
3. ¿Qué debe ocurrir para que haya conducción del calor?
Contacto directo entre un sólido y la fuente de calor.
Contacto indirecto con la fuente de calor.
Reconocer el concepto: Marca con un X el ejemplo que se propague por conducción.
Caso 1
Caso 2
Caso 3
Sabías que:
Todos los metales son buenos conductores del
calor y transfieren fácilmente la energía de un
lugar a otro. Entre ellos destacan el cobre y el
aluminio, por eso se les usa en las ollas para
cocinar.
En síntesis
• Que un sólido propague el calor por conducción depende del enlace dentro de su estructura atómica o molecular.
Los sólidos formados por átomos que tienen uno o más electrones "sueltos" conducen mejor el calor.
• Los metales tienen los electrones en sus extremos más "sueltos" que otros materiales, estos se liberan para
conducir la energía por medio de colisiones a través del metal.
4
Cpech - Nivelación
Transmisión del calor
II. CORRIENTES DE CONVECCIÓN
Actividad 2
Junto a tu compañero(a), observen la situación y analicen la propagación del calor por convección.
menos caliente
Situación: Cuando se calienta agua, la que está más cerca
del fuego aumenta su temperatura por la conducción
del calor a través del metal, mientras que el agua que se
encuentra más arriba está menos caliente.
más caliente
¿Por qué ocurre esta situación?
CORRIENTES DE CONVECCIÓN
1.
Considerando la situación anterior explica, ¿por qué el freezer se
ubica en la parte superior del refrigerador?
_____________________________________________________
EL agua al calentarse se vuelve
menos densa, por consiguiente
sube, luego el agua más fría y
más densa baja formando las
corrientes de convección.
_____________________________________________________
2. Las brisas costeras son a menudo corrientes de convección
accionadas por el calor del sol, ya que durante el día la tierra se
calienta más rápidamente que el mar. ¿Por qué se produce estas
corrientes de convección?
El aire frío y más denso de encima del mar se mueve tierra
adentro, forzando al aire menos denso y más caliente a subir.
El aire frío y menos denso de encima del mar se mueve tierra
adentro, forzando al aire más denso y más caliente a subir.
masa aire caliente
noche
3. En una casa, el calor se transmite debido a la formación de
corrientes de convección. ¿Por qué ocurre esta situación?
________________________________
masa aire frío
24 ºC
________________________________
________________________________
masa aire caliente
21 ºC
día
16 ºC
masa aire frío
¿Qué estrategia(s) utilizaste para desarrollar la pregunta 3?
Inferir la información.
Reconocer y analizar el concepto de convección.
Aplicar el concepto en una situación específica.
La corriente de convección es el
movimiento de la energía calórica
producida por el cambio de posición
de las moléculas. La convección solo
se da en los líquidos y los gases, ya
que sus moléculas tienen la libertad
de movimiento unas respecto de
otras.
Cpech - Nivelación
5
Física - Segundo Medio
III. RADIACIÓN
Observa la imagen, lee la información relevante y encuentra posibles respuestas sobre la
propagación del calor por radiación.
Actividad 3
Transferencia por radiación
Radiación es el proceso por
el que la energía térmica
se transfiere mediante
ondas electromagnéticas,
frecuentemente de tipo
infrarrojo.
1.
Radiación
Sol
La imagen muestra a una persona que recibe energía térmica por radiación en su hogar. Según la situación,
¿de que otros artefactos u objetos te imaginas que puede recibir esta energía?
Sol.
Plancha.
Estufa eléctrica.
Microondas.
2. Nombra qué procesos de propagación del calor podrías asociar a una fogata.
2
1
3
1. __________________________________________________________
2. __________________________________________________________
3. __________________________________________________________
Sabías que:
Cuando la temperatura en la superficie del
cuerpo de un ave es mayor que la del aire,
la pérdida de calor del cuerpo es por medio
de radiación y cesa cuando la trayectoria del
aire baja o se reduce el área superficial del
ave.
¿Qué forma de propagación del calor puedes asociar a este
auto? Justifica.
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
6
Cpech - Nivelación
Radiación
Transmisión del calor
IV. APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA A
UNA SITUACÍON PARTICULAR
Actividad 4
Realiza un análisis sobre la 1ª Ley de la Termodinámica.
La figura nos muestra un tipo de calorímetro común
donde se aísla la entrada o salida de calor como en
los termos comunes. Así se cumple el principio de la
conservación de la energía. Al ingresar un cuerpo
con una temperatura T1 al agua que se encuentra a
una temperatura T2 se cumple el equilibrio térmico
y, en consecuencia, que "el calor total liberado por
los cuerpos, que se enfrían, es igual que el calor total
absorbido por los cuerpos que se calientan".
Qabsorbido = –Qcedido
Sabías que
El equilibrio térmico es el estado donde se igualan
las temperaturas de dos cuerpos en contacto.
Ejercicio resuelto: Analiza el siguiente ejercicio resuelto sobre la 1ª ley de la termodinámica respecto a una mezcla.
1.
Un trozo de cobre de 440 gramos y de calor específico 0,21 cal/g ºC, se calienta hasta los 100 ºC y luego
se introduce en 300 gramos de agua a 10 ºC contenida en un calorímetro ideal. ¿Cuál es la temperatura de
equilibrio de la mezcla en el calorímetro ideal?
Datos:
m1 = 440 g
C1 = 0,21 cal/g ºC
T1 = 100 ªC
m2 = 300 g
C2 = 1 cal/g ªC
Desarrollo:
Sabiendo que: Q = mc ΔT
T2 = 10 ºC
Teq = (400 g · 0,21 cal/g ºC · 100 ºC) + (300 g · 1 cal/g ºC · 10 ºC)
(400 g · 0,21 cal/g ºC) + (300 g · 1 cal/g ºC)
Teq = X
y
Qabsorbido = –Qcedido
Teq = m1 · c1 · T1 + m2 · c2 · T2
m1 · c1 + m2 · c2
Resultado:
La temperatura de
equilibrio de la mezcla
es de 31,19 ºC.
Teq = 12240 = 31,19 ºC
392,4
DESAFíO:
¿Qué sucedería con la ecuación de temperatura
de equilibrio si se le agrega un tercer cuerpo al
calorímetro?
Se le agrega a la ecuación la masa, el calor
específico y su temperatura.
Se le resta a la ecuación la temperatura inicial
del cuerpo.
No se puede realizar.
Calorímetro
Es un instrumento que sirve para medir las
cantidades de calor suministradas o recibidas
por los cuerpos. Este permite determinar el calor
específico de un cuerpo, así como la cantidad de
calor que liberan o absorben los cuerpos.
Cpech - Nivelación
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Física - Segundo Medio
Sección 3
Concluyo y
me evalúo
I. Resuelve de manera individual las siguientes preguntas.
1.
2.
3.
8
Cuándo estamos frente a una fogata se produce transmisión de calor desde la fogata a nuestro cuerpo.
¿Cuáles son las formas de transmisión de calor asociadas a esta situación?
A.
Convección y radiación.
B.
Conducción y radiación.
C.
Difracción y conducción.
D.
Conducción y convección.
¿En cuál de las siguientes actividades, NO existe transformación de energía en calor producto del
roce?
A.
Cepillarse el pelo.
B.
Estar al frente de un microondas.
C.
Frotarse las manos a causa del frío.
D.
Lavarse las manos antes de almorzar.
¿Por qué razón al tocar con el pie descalzo una baldosa se siente más helada que una alfombra, si ambas
están a la misma temperatura?
A.
Las moléculas de la alfombra poseen mayor oscilación.
B.
La alfombra es peor conductor del calor que la baldosa.
C.
Las moléculas de la alfombra poseen menor oscilación.
D.
La baldosa cede al cuerpo el frío con mayor rapidez que la alfombra.
Cpech - Nivelación
Transmisión del calor
4.
5.
6.
¿Cómo es la transferencia de energía térmica entre los cuerpos que componen un sistema aislado?
A.
La energía cedida es igual que la absorbida.
B.
La energía cedida es mayor que la absorbida.
C.
La energía cedida es menor que la absorbida.
D.
La energía cedida es un poco mayor que la absorbida.
Al calentar una sopa, Juan coloca la olla al fuego. ¿Qué tipo de transferencia de energía térmica ocurre
en el proceso de calentamiento del agua?
A.
Radiación.
B.
Convección.
C.
Radiación y conducción
D.
Conducción y convección.
Un calorímetro contiene 200 gramos de agua a 10 ºC, al cual se introduce un trozo de plata de 50 gramos
a 75 ºC. ¿Cuál es la temperatura de la mezcla si el calor específico de la plata es 0,056 cal/g ºC?
Datos
Desarrollo
Resultado
Cpech - Nivelación
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Física - Segundo Medio
s
Resuelve tu
dudas
Utiliza esta sección de la guía para anotar dudas y resolverlas junto a tu profesor(a).
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Cpech - Nivelación
Transmisión del calor
Cpech - Nivelación
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