viernes, 20 de febrero de 2009

2.3 Leyes de los cambios de estado

4 Leyes :
1ªley - temperatura característica
2ªley -temperatura no cambia
3ªley -calor latente de fusión (Lf)
4ªley -calor latente de vaporización(LV)

1ªLey

Cada sustancia pura tiene una temperatura de cambios de estado llamado punto de fusión y punto de ebullición que son propiedades características.

2ªLey

Mientras se está produciendo el cambio de estado la temperatura permanece constante.
Aplicaciones : baño maría
hielo mientras se derrite

3ªLey

Lf - Calor latente de fusión de una sustancia en el calor que debe absorber un 1kg de la misma para pasar de sólido a líquido (o de líquido a sólido en cuyo caso es calor cedido)
Para el agua Lf= 334´4kj/kg

4ª Ley

El calor latente de vaporización (Lv) de una sustancia en el calor que deba absorver 1 kg de la misma para cambiar de líquido a vapor (o de vapor a líquido en cuyo caso es calor cedido). Lv también es propiedad característica.
Para el agua (100ªc)
Lv =2257´2 kj/kg
(540 cal/j)

3.2 Transformaciones de calor en trabajo:máquina térmica

Una máquina térmica en un dispositivo que funcionando de manera cíclica transforma calor en trabajo mecánico.
Ejemplo motor del coche
Las máquinas térmicas se clasifican en :
A) Máquina de combustión externa:
1. Máquina de vapor
2. Turbina de vapor
B) Máquina de combustión interna:
1. Motores de explosión
* dos tiempos
* cuatro tiempos
* otros
2. Motores de combustión (diesel)
3. Turbina de combustión

Dilataciones

Son los aumentos de volumen que experimentan los cuerpos al aumentar su temperatura.

A) dilataciones en sólido, podemos diferenciar la dilatación lineal, superficial, cúbica, o volumétrica.

B) en líquidos solo distinguimos dilataciones cúbicas que es unas cien veces mayor que en sólidos.

C) en los gases relacionamos la dilatación con las tres variables termodinámicas que son:

La presión.
El volumen.
La temperatura.

Los gases dilatan mucho más que los líquidos y los sólidos.

Intercambios de trabajo y calor

Trabajo y calor son dos formas de transferencia de energía entre los cuerpos.
El inglés James Joule (XIX) demostró experimentalmente que una misma cantidad de energía mecánica siempre produce la misma cantidad de calor.
Esta igualdad recibe el nombre de equivalente mecánico del calor y es:

4'18J de energía = 1 caloría

viernes, 13 de febrero de 2009

2.3 Cambios de estado


Fenómenos por los que la materia cambia de un estado de agregación a otro.
Los cambios de estados regresivos requieren absorción de calor, requieren desprendimiento de calor.
La evaporización tiene lugar de dos formas ebullión y evaporización

2.2 Calor específico ( o capacidad calorífica) de una sustancia

Es el calor que debe absorber un kg de esta sustancia, para que su temperatura se eleve a un k
Ejemplo:
agua, Ce=4180 J/Kg.K
hierro, Ce=443J/Kg.K

2.1 Cambios de temperatura Calorimetría

Q= Calor (J)
M= Masa (Kg)
Ta=Temperatura inicail(K)
Tb=Temperatura final(K)

Fórmulas:

AT=Tb - Ta

Ce=Calor específico del cuerpo( J/Kg . K)

Q= m . Ce . At --) ecuación fundamental de la calorimetría

1.3 Calor

El calor es la forma de transferirse la energía de un cuerpo a otro cuando existe una diferencia de temperatura entre ellas.
La energía calorífica (o térmica) pasa expontáneamente desde el cuerpo con más temperatura al de menos temperatura. El proceso de transferencia continúa expontáneamente hasta que se igualan las temperatúras y se alcanza el equilibrio térmico.

UNIDADES DE CALOR:
S.I:
Julio(J)
caloría (cal)

Cuando un cuerpo absorbe o cede calor pueden ocurrir en él tres fenómenos observables
- Cambios de temperatura
- Cambios de estado ( estado de agregación)
- Dilataciones

1.2 Escalas termométricas

S.I :
kelvin(k)
celsius(ºC)
fahrenheit(ºF)

Escalas: ebullición fusión


Celsius 100ºC 0ºC

Kelvin 373,15K 273,15K

Fahrenheit 212ºF 32ºF

Fórmulas:

c /100 =f-32/180

K=C+273

Rendimiento de una máquina

Es la relación entre el trabajo útil y el trabajo motor.

El trabajo útil se llama también "trabajo producido por la máquina" y el trabajo motor es el trabajo que suministramos a una máquina.

Wu
r= ____

Wm

Wm= trabajo motor (J)
Wu= trabajo útil (J)
r= rendimienti (no tiene unidades)

Ley de la palanca

Ley de la palanca(ley general de las máquinas simples)
La potencia de su brazo es igual a las resistencia por el suyo.

R·br = P·bp (si está en equilibrio)

F(P) = fuerza motriz (N)
bm= brazo de fuerza motriz (m)
br= brazo resistente (m)
Fr= fuerza resistente (N)

Máquinas mecánicas

Son dispositivos que reciben el trabajo procedente de una fuerza externa y lo transmiten a algún cuerpo.

Máquinas simples: palanca, polea, torno, plano inclinado, tornillo.

Tema 5:Energía(II):Energía Térmica

1. Temperatura y calor
2. Efectos del calor sobre la materia
3. Intercambio de trabajo y calor
...................................

1.Temperatura y Calor.

1.1 Temperatura.

La temperatura es una propiedad de la materia relacionada con el grado de agitación de las moléculas, es decir, con su velocidad media.
Temperatura baja -) pequeña velocidad de agitación .
Temperatura alta -) gran velocidad de agitación.

Ejemplo: en el aire, la velocidad de las moléculas de oxígeno.

0ºC --) 460 m/s
100ºC--) 538 m/s

Como magnitud física la temperatura es escalar y fundamental

Máquinas

Una máquina es un dispositivo con el que se facilita la acción de una fuerza para producir un trabajo. Las máquinas pueden ser:

- Mecánicas
- Térmicas

viernes, 6 de febrero de 2009

Principio de conservación de la energía

Si sobre un cuerpo solo actúa la fuerza peso, su energía mecánica se mantiene constante en todos los puntos de la trayectoria.
Es decir, si un cuerpo se encuentra sometido exclusivamente a fuerzas conservativas, su energía mecánica se mantiene constante.

Ema= Emb= Emc

Energía Mecánica (Em)

Es la suma de la energía cinética y la energía potencial.

Em= Ec + Ep

Ejemplo: Calcular la Em de una bola de 200 g de masa moviéndose con una velocidad de 500 m/s a una altura de 2m:

Ec= 0'5·m·v²
Ec= 0'5·0'2 kg (500)² = 25000 J
Ep= m·g·h
Ep= 0'2·9'8·2= 3'92 J
Em= Ec + Ep
Em= 2500 J + 3'92 J
Em= 2503'92

Teorema de la energía potencial

Al elevar una masa m a una altura h, el trabajo que realizamos queda acumulado en la masa en forma de energía potencial.

Epa + Wexterno= Epb

Epa= energía potencial en el nivel A (J)
Epb= energía potencial en el nivel B (J)
Wexterno= trabajo de la fuerza externa (J)

Teorema de la energía cinética

Cuando una fuerza neta o resultante actúa sobreun móvil durante un espacio, el trabajo realizado por dicha fuerza es igual a la variación de energía cinética que experimenta el móvil.

Eca + Wneto = Ecb
Eca= Energía cinética en A
Wneto= Trabajo neto
Ecb= Energía cinética en B

Energía Potencial Gravitatoria

Es la energía almacenada en un cuerpo por encontrarse situado a una altura en el campo gravitatorio:

Ep=m·g·h
Ep= Energía potencial (J)
m= masa (Kg)
G= gravedad (9'8 m/s²)
h= altura (m)

Ejemplo: Calcular la Ep de un Kg de agua retenida en un pantano a 100 m
de altura:

Ep= m·g·h
Ep= 1·9'8·100
Ep= 980 J

3.2 Teorema de la energía cinética

Cuando una fuerza neta o resultante actúa sobre un móvil durante un espacio de, el trabajo realizado por dicha fuerza es igual a la variacion de energia cinética que experimenta el cuerpo.

La Energia mecánica

La energía mecánica es la que posee un cuerpo en movimiento o por estar sometido a una serie de fuerzas llamadas "fuerzas conservativas".


Em=Ep+Ec

Energía Cinética (Ec)

Ec es la que tiene un cuerpo por el solo hecho de estar en movimiento.
Es la energía asociada a la velocidad:

Ec = m · v² / 2

Ec= Energía cinética (J)
m= masa (kg)
v= velocidad (m/s)

Ejemplo:
Calcular la energía cinética de un coche de 800 kg de masa cuando se mueve a 20 m/s²:

Ec= O'5·m·v²
Ec= 0'5·800·(20²)=
16000