1. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
6Transferencia de energía: calor
PARA EMPEZAR
ESQUEMA
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Transferencia de energía: calor
Esquema de contenidos
Temperatura de los cuerpos. Calor
El cero absoluto Escalas termométricas Calor y equilibrio térmico
Efectos del calor sobre los cuerpos Transmisión de calor
Cambio de temperatura Energía térmica y trabajo mecánico
El calorímetro Transformación entre calor y trabajo
Cambios de estado Equivalencia entre calor y trabajo
Cambios de estado. Puntos de fusión y ebullición La máquina de vapor
Dilatación de los sólidos El motor de explosión
Dilatación de los líquidos Rendimiento de las máquinas térmicas
Máquinas frigoríficas
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Para empezar, experimenta y piensa
Corrientes de convección
Retiramos la tarjeta
Líquido sin
colorear frío
Tarjeta que
separa ambas
las boquillas Líquido coloreado
caliente
El líquido frío baja
y el caliente sube. Al cabo del tiempo todo el líquido
está coloreado por igual y a la
misma temperatura.
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4. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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El cero absoluto
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
Aumento de temperatura
T=0K T = 300 K T = 1000 K
EL CERO
ABSOLUTO:
-273,15º C
Aumento de la velocidad de las partículas
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Transferencia de energía: calor
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Escalas termométricas
KELVIN CELSIUS FAHRENHEIT
373 K 100 ºC 212 ºF
273 K 0 ºC 32 ºF
0K - 273 ºC - 459 ºF
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6. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
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.
30
Agua Agua fría
caliente
50 10
Agua con
temperatura
intermedia
Cuando dos cuerpos a diferente temperatura se ponen en contacto el tiempo suficiente, sus
temperaturas se igualan. Están en equilibrio térmico.
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Transmisión de calor
CONDUCCIÓN CONVECCIÓN
Partículas Partículas del gas
del sólido El aire caliente sube
Sentido de
propagación del calor
por conducción. El aire frío baja Partículas del
líquido
La conducción es el modo en que se transmite La convección es el modo en que se transmite la
la energía térmica en los sólidos. La energía se propaga energía térmica en los fluidos (líquidos y gases).
gracias a los choques que se producen entre las La energía se propaga porque se produce un
partículas «calientes» y sus vecinas. transporte de materia.
La radiación es el modo en que se transmite la energía térmica entre dos cuerpos sin
RADIACIÓN 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.
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8. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Cambio de temperatura
20 20 20
Agua Agua Aceite
Se denomina calor específico (ce) 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/
Encendemos los hornillos. Diez minutos después… (kg ⋅ K).
80 50 70
La temperatura que un cuerpo
alcanza al absorber calor depende
de su masa y del tipo de materia
que lo forme.
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9. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
El calorímetro
Agitador
Termómetro
Aislante
El calorímetro se utiliza
para determinar calores
específicas de sustancias
Vacío
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10. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Cambios de estado
SUBLIMACIÓN INVERSA
LICUACIÓN O
SOLIDIFICACIÓN CONDENSACIÓN
Sólido Líquido Gas
FUSIÓN VAPORIZACIÓN
SUBLIMACIÓN
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11. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Cambios de estado. Puntos de fusión y ebullición
Toda la sustancia está
T (ºC)
Cambio de estado de líquido a en estado gaseoso.
gas. No varía la temperatura
Gas
100
PUNTO DE
EBULLICIÓN O
VAPORIZACIÓN
Toda la sustancia está
en estado líquido COINCIDE CON
PUNTO DE
Se produce el cambio de Líquido CONDENSACIÓN
estado de sólido a líquido.
La temperatura no varía.
0
Sólido PUNTO DE FUSIÓN
-20
0 4 8 12 16 20 24 28 t (min)
COINCIDE CON
PUNTO DE
SOLIDIFICACIÓN
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12. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Dilatación de los sólidos
Coeficiente de dilatación lineal α Coeficiente de dilatación superficial β Coeficiente de dilatación cúbico γ
Para tener en cuenta los efectos
de la dilatación, en el diseño de
estructuras se dejan juntas de
Coeficientes de dilatación lineal. dilatación.
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13. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Dilatación de los líquidos
Hasta la marca A el Si se calienta el matraz, éste Si el matraz tuviese líquido
contenido del matraz se dilata antes que el líquido y hasta el nivel A, al
es de 100 mL. los 100 mL se corresponderían calentarse, llegaría al nivel
con la marca B C.
Dilatación aparente (A-C)
Dilatación del matraz
Dilatación real (B-C)
C
A A
A
B B
Agua caliente
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14. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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CLIC PARA CONTINUAR
Transformación entre calor y trabajo
TRANSFORMACIÓN DE TRANSFORMACIÓN DE
ENERGÍA TÉRMICA EN TRABAJO ENERGÍA MECÁNICA EN
MECÁNICO ENERGÍA TÉRMICA
Émbolo
Energía
Calor
Energía
útil Energía
térmica
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15. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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CLIC PARA CONTINUAR
Equivalencia entre calor y trabajo
Termómetro
Experiencia de Joule
Eje
Agua
Las pesas caen a la vez y
mueven las aspas y aumenta
Pesas
la temperatura del agua.
Aspas
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.
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16. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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CLIC PARA CONTINUAR
La máquina de vapor
FASE DE ADMISIÓN
Vapor
FASE DE ESCAPE
Rueda
Agua A Mientras se produzca vapor en
la caldera, el movimiento del
émbolo se transmite a la biela y
hace que se mueva la rueda.
C
Desplazamiento
Combustible
A
B
C
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17. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
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El motor de explosión
ADMISIÓN COMPRESIÓN EXPLOSIÓN ESCAPE
Bujía
Válvula de
escape
Válvula de Cilindro
admisión
Pistón Biela
La mezcla gasolina- El pistón sube y Salta la chispa en la bujía Se abre la válvula de
aire entra por la comprime la mezcla. y la mezcla explota. Los escape y los gases
válvula de admisión, gases producidos lanzan son expulsados.
que se abre mientras el émbolo hacia abajo,
el pistón baja. transmitiendo el
movimiento a la biela.
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18. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Rendimiento de las máquinas térmicas
FOCO CALIENTE Rendimiento
Q1 Trabajo producido
Rendimiento = · 100
Energía consumida
W = Q 1 - Q2
MÁQUINA
Q2 W
· 100
Q1
FOCO FRÍO
Q1- Q2
· 100
Q1
En una máquina térmica el trabajo
realizado es igual al calor absorbido
(Q1) menos el calor cedido (Q2),
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19. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
CLIC PARA CONTINUAR
Máquinas frigoríficas
Indicador de temperatura Control de
temperatura
FOCO CALIENTE
Qc
Ventilador del
evaporador
W
MÁQUINA TÉRMICA
Qf
Evaporador
FOCO FRÍO Compresor
Desagüe
Ventilador
del compresor Condensador
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20. FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO
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Transferencia de energía: calor
Enlaces de interés
Calor y temperatura Calentamiento global
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