CALOR

Estimados alumnos muy buenas noches tengan antes de empesar me gustaria saber las dudas que existen respecto al tema, y quisiera saber como van con los experimentos muchas gracias.

  

  Calor 

 "Energía transferida por el mecanismo de choques moleculares como consecuencia de una diferencia de temperatura."

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 donde:

• Q es el calor aportado al sistema.
• m es la masa del sistema.
• c es el calor específico del sistema.
• ΔT es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.

• Las unidades más habituales de calor específico son J y cal 

Calor Especifico

El calor específico es la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de un gramo de materia. El concepto de capacidad calorífica es análogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura química de la misma).

 El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura:

Las unidades más habituales de calor específico son J / (kg · °C) y cal / (g · °C).

De esta forma, y recordando la definición de caloría, se tiene que el calor específico del agua es aproximadamente:

 

 Equilibrio termico:

¿Cuándo existe equilibrio térmico entre dos sistemas? Según lo que hemos estudiado, cuando no existe intercambio de energía o calor entre ellos y, por supuesto, para que esto pueda ocurrir, es necesario que la temperatura entre los dos sistemas sea la misma. Sin embargo es mucho  más común que dos sistemas estén a diferentes temperaturas, pero cuando se ponen en contacto, debe llegar el momento en que alcancen la misma temperatura. A esta temperatura le llamaremos temperatura de equilibrio térmico, que correspondería a la temperatura final a la que se encontraría dos cuerpos con diferentes temperaturas iniciales cuando se pusieran en contacto.

 

calor perdido

calor ganado

 

Capacidad calorífica

La capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Se denota por C, se acostumbra a medir en J/K, y se define como:

Dado que:

 Resolver las preguntas con la sigiente informacion:

Conducción de calor 

Transferencia de Calor por conducción

Es aquella transmisión de energía calorífica que se lleva a cabo entre dos puntos de un mimo cuerpo como consecuencia de la diferencia de temperatura o entre la superficie de dos cuerpos sólidos que se encuentran a diferente temperatura. Cuando un cuerpo ésta caliente y se pone en contacto con otro que esta frio, el calor circulara del cuerpo caliente al frío y no del frío al caliente. La transmisión de calor termina cuando los cuerpos alcanzan la misma temperatura.

Los metales son excelentes conductores de electricidad y de calor. La facilidad que tienen los metales de conducir corriente eléctrica, se debe a que en su interior existen electrones libres que se han separado de sus átomos. Estos electrones también son parte activa en la propagación del calor, y son causa de que los metales sean buenos conductores de él. Entre los mejores conductores de calor esta la plata y el cobre.

Después de los metales están el vidrio, la porcelana y los ladrillos como mejores conductores de calor. Finalmente, los materiales menos indicados para conducir el calor son aquellos que tienen un compuesto poroso o que son sueltos, como pueden ser aserrín, paja, cabello, fieltro, plumas, asbesto, nieve etc.

Los materiales se utilizan de acuerdo con los fines deseados en la propagación de calor. El cobre conduce el calor en una proporción 700 veces mayor que el agua y 20 000 veces mejor que el aire.

Algunos de los usos que se le dan a ciertos materiales por ser buenos y malos conductores de la transmisión de calor, son:

Conductor de calor:

1. a)      Las planchas de metal, que son muy utilizadas en el hogar.
2. b)      Algunas calderas están fabricadas con láminas de fierro, lo que nos permite trasmitir la energía calorífica del material combustible al agua que se encuentra dentro de la misma.
3. c)       Todos los instrumentos o utensilios empleados para calentar líquidos son perfectamente de metal.

Malos conductores de calor:

1. a)      Cubiertas de las tuberías de vapor con materiales aislantes, como puede ser el asbesto o el unicel, para evitar la transmisión del calor del vapor al medio que los rodea la tubería.
2. b)      Las cámaras frigoríficas cuentan con doble pared aislante y en medio de ellas un material que puede unicel o hielo seco, y evitar que el aire del ambiente caliente la cámara. De la misma forma, se aíslan las estufas y los refrigeradores.
3. c)       Los mangos de los sartenes, de las cafeteras y de algunos otros utensilios de uso común se fabrican para evitar la propagación del calor  y con el fin de evitar que las personas puedan tener alguna quemadura al tocarlos. El material que se utiliza para ello es la vaquelita.
4. d)      Las prendas de lana son malas conductoras de calor, lo cual evita que el cuerpo pierda su calor natural en época de frio intenso.

Transferencia de calor por convección

Se produce cuando existe una diferencia de temperatura entre un sólido (pared, placa, etc.) y un fluido o entre dos fluidos.

La transferencia de calor por convección se da de dos maneras:

• 1.       La transferencia de calor por convección libre (natural).
• 2.       La transferencia por convección forzada.

 Transferencia por convección libre (natural)

Es aquella transferencia energía calórica que resulta del movimiento de un fluido a causa del cambio de densidad del mismo.

Llamamos al fenómeno de transferencia de calor por convección libre, en virtud del que el movimiento del fluido no requiere de ningún mecanismo externo.

Un ejemplo de convección libre se da en las brisas marinas, el aire que se presenta a la orilla de la playa durante el día, es el viento fresco que proviene del mar, y por la noche cambia de dirección de la tierra al mar. A continuación se da una explicación: 

El suelo de la tierra de calienta más rápidamente que el agua del mar; este incremento de temperatura en la tierra hace que el aire que está en contacto con ella, también eleve su temperatura, aumentando su volumen y como consecuencia se produce una disminución de la densidad; debido a que se disminuye su densidad, el aire caliente pesa menos, al pesar menos se eleva, ocasionando una corriente de este aire caliente, por lo cual el lugar que ocupa este, es ahora tomado por el aire frio más denso y de mayor peso y que proviene del mar. Eso explica porque se tiene una corriente fresca del mar a la tierra.

En la noche se invierte la situación el aire se enfría mas rápidamente en la tierra, y como el agua posee un elevado calor especifico transmite calor al aire que se encuentra sobre ella, permanece caliente por la noche y provocando una corriente ascendente del aire caliente; como consecuencia del volumen que ocupa este es remplazado por el aire frio de la tierra, dando lugar a una corriente fresca de la tierra al mar.

Transferencia de calor por convección forzada.

La propagación del calor que se efectúa por movimientos ascendentes y descendentes de masas considerables de filudos mediante la acción de mecanismos externos como bombas, compresores, extractores etc. 

Un ejemplo de convección forzada muy común se tiene en un apartado que se encuentra en muchos hogares: el refrigerador. En él se tienen dos fluidos que están transfiriendo calor, uno es el refrigerante (el gas que se utiliza para enfriar) y el otro es el aire del medio ambiente. El funcionamiento es el siguiente: el refrigerante es movido por un compresor que por lo general se encuentra en la parte inferior del refrigerador, se hace circular el gas dentro de unos tubos localizados dentro del mismo, la finalidad es que al pasar el gas por estos tubos, absorba el calor de los alimentos contenidos en la parte interior. Al captar este calor, el refrigerante se calienta. Para eliminar el calor absorbido se pasa a través de unas tuberías que se encuentran en la parte trasera del aparato hasta llegar al condensador, y entra en contacto con el aire del medio el cual enfría al gas refrigerante; ya frio el gas, entra al compresor que lo mandara de nuevo a través de las tuberías, asiendo que el ciclo se repita.

Transferencia de calor por radiación 

Se tiene transferencia de calor por radiación cuando un cuerpo transmite ondas calóricas a través del espacio a otros cuerpos. El calor que se propaga en el espacio libre recibe el nombre de calor radiante o radiación calórica; un ejemplo muy claro de la radiación del calor del sol hacia la tierra donde la radiación calorífica atraviesa la gran distancia que lo separa.

Leyes de la radiación:

• a)      Un cuerpo caliente irradia calor desde mucho de iniciarse la incandescencia (luminosidad)
• b)      Los cuerpos son más o menos opacos para la radiación calorífica.
• c)       Los cuerpos obscuros absorben, en general, mejor el calor que los de color claro.
• d)      Todos los cuerpos que absorben con facilidad el calor radiante, lo irradian también con facilidad cuando están calientes.

Espero les haya sido de utilidad esta información y así reafirmar el conocimiento