Efectos del Calor

Cuando comunicamos o quitamos calor a un cuerpo, puede ocurrir:

- Variación de la temperatura

- Cambio de estado

- Dilatación

Variaciones de la temperatura

Si comunico calor a un cuerpo, el cuerpo absorbe calor Q>0. Si absorbe calor implica que la temperatura aumenta.

Si extraemos calor a un cuerpo, el cuerpo libera o cede ese calor Q<0.>

El calor depende de:

a) Material del que está hecho un cuerpo.

b) Masa del cuerpo

c) Diferencias de temperatura

Q = m . C_e . Δt = m . C_e (t_F - t_i)

Q= calor (J)

m=masa (kg)

C_e= calor específico (J/kg.k)

Δt= Incremento o variación de la temperatura (kº; ºC)

- Calor específico es la cantidad de calor que absorbe una determinada sustancia, para que aumente la unidad de masa un grado (kelvin) su temperatura.

Para el caso del agua; C_e = 4180 J/kg.k

* C_e depende del tipo de sustancia.

DATOS

m = 2.5 Kg

t_i = 15ºC = (15 + 273) K = 288K

t_F = 80ºC = (80 + 273) K = 353 K

C_e = 443 J/Kg . K

Q = m . C_e . (t_F - t_i)= 2.5 Kg . 443 J/Kg . K (353K - 288K)= 2.5 Kg . 443 J/Kg.K 65K= 71987.5 J

Energía térmica

Calor y temperatura

- Temperatura: magnitud física que tiene que ver con el estado de agitación de las moléculas.A mayor temperatura, mayor agitación.
Se utilizan distintas escalas termométricas, donde se eligen dos puntos para definirlas: punto de fusión del hielo y punto de ebullición del agua.

Escala Kelvein o absoluta Escala Celsius Escala Fahrenheit
P.e. -> 373k P.e. -> 100ºC P.e. -> 212ºF
P.f. -> 273K P.f. -> 0ºC P.f. -> 32ºF
Se miden en 100 unidades Se mide en 180 unidades

K = Cº + 273 ºC/100 = ºF-32/180


- Calor: forma de transmisión de energía debido a una diferencia de temperatura debida a dos cuerpos en contacto o al propio cuerpo.
Se mide en Julios o en calorías:
1cal = 4.18 J

Principio de conservación de la energía mecánica

"Si sobre un cuerpo la única fuerza actuante es el peso, entonces se mantiene constante su energía mecánica."

E_mA = E_mB E_cA + E_pA = E_cB + E_pB

Ejemplo: Se deja caer una pelota de 1Kg de masa desde una ventana situada a 15m de altura. Calcula:

a)La energía mecánica en el punto inicial.

b)La energía mecánica en el momento del impacto contra el suelo

Datos
HA = 15m
HB = 0m
VA = 0m/s
g = 9,8m/s2
m = 1kg

a) E_cA = 0m/s

E_pA = m . g . h_A = 1kg . 9,8m/s^2 . 15m = 147 J
E_mA = 0 + 147 J = 147 J

b) E_pB = 0 J

v_B = √2 . g (h_A - h_B) = √2 . 9,8 . 15 = 17,15 m/s
E_cB = (m . vB^2) / 2 = (1 . 17,15^2) /2 = 147 J
E_mB = E_cB + E_pB = 147 J

Transformaciones de la Energía

- Variaciones de la Energía Cinética

Cuando variamos la Ec de un cuerpo, esta variación se invierte en producir un trabajo.

W=ΔEc = Ecf -Eci

- Variaciones de la energía potencial

Cuando quiero levantar un objeto debo realizar un trabajo para que aumente la energía potencial, cuando se deja caer el objeto, el trabajo que se realiza en la caida se utiliza en disminuir su energía potencial.

W= -ΔEp

Energía mecánica

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial :

• Energía cinética

Es la energía que experimentan los cuerpos por estar en movimiento.

Ec = (m . v^2)/2

Ec = energía cinética (J)

m = masa (Kg)

v = velocidad (m/s)

• Energía potencial gravitatoria

Es la energía que experimentan los cuerpos cuendo se encuentran a una determinada altura del suelo.

Ep = m . g . h

Ep = energía potencial (J)
m = masa (Kg)
h = altura (m)
g = 9,8 m/s^2

La energía mecánica es igual a Ec + Ep , es decir:

Em = (m . v^2)/2 + m . g . h

Trabajo y potencia

1. Trabajo & Potencia

1.1 Trabajo: se define como producto de la fuerza ejercida sobre un cuerpo por la distancia que se desplaza.

W= F . e

w= trabajo (J)

f= fuerza (N)

e= distancia (m)

El trabajo se mide en Julios. 1Julio = 1N . 1m

Esta fórmula es válida cuando la fuerza lleva la misma dirección y sentido que el desplazamiento.

Salvo:

a) Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento. W= 0

b)Si el sentido de la fuerza es contrario al del desplazamiento, como en la fuerza de rozamiento, entonces el trabajo es negativo. W= -F . e

El signo menos indica que la energía mecánica se pierde y se transforma en energía térmica. Dicho de otra forma, un trabajo negativo significa que se pierde en forma de calor.

1.2 Potencia: representa el trabajo realizado por unidad de tiempo.

P= W/t

W= trabajo (J)

P= potencia (vatio, w)

t= tiempo (s)

1CV = 735,5 W

La potencia mide la eficacia con la que se realiza un trabajo.

La potencia tambien la podemos expresar:

P= F . V

P= potencia(w)

F=fuerza (N)

V= velocidad (m/s)