clase 10 calor i calor y temperatura
DESCRIPTION
CepechTRANSCRIPT
PPTC
ES00
8CB3
2 –
A09V
1
Clase
Calor I: calor y temperatura
Resumen de la clase anterior
CALORCALORSe
propaga por
SólidosSólidos FluidosFluidos VacíoVacío
Mediante
ConducciónConducción
Mediante
ConvecciónConvección
Mediante
RadiaciónRadiación
Es
Energía en tránsito
Energía en tránsito
Puede ser
AbsorbidoAbsorbido LiberadoLiberado
Produciendo
Disminución de temperatura
Disminución de temperatura
Produciendo
Aumento de temperaturaAumento de temperatura
Puede producir
Se expresa mediante
Puedeproducir
ContracciónContracción
kelvinkelvin
Escalas termométricas
Escalas termométricas
CelsiusCelsius
DilataciónDilatación
FahrenheitFahrenheit
Aprendizajes esperados
• Reconocer fenómenos asociados a la variación de temperatura en los cuerpos.
• Comprender el fenómeno de dilatación y contracción.
• Comprender el fenómeno de la Anomalía del Agua.
• Ejercitar conceptos.
Pregunta oficial PSU
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2012.
Considere un cable metálico del tendido eléctrico, soportado por postes, que aumenta su temperatura a medida que se acerca el mediodía. En estas condiciones, se cumple que el cable
I)aumenta su volumen.
II)disminuye su densidad.
III)mantiene constante su masa.
Es (son) correcta(s)
A)solo I.
B)solo III.
C)solo I y II.
D)solo I y III.
E)I, II y III.
1. Dilatación y contracción
2. Anomalía del agua
1. Dilatación y contracción
1.1 Efectos de la variación de temperatura en los cuerpos
Al variar la temperatura de un cuerpo son varios los efectos que este puede experimentar. Algunos de ellos son: los cambios de fase, la incandescencia, deformación, el aumento de tamaño (dilatación) o la disminución de tamaño (contracción).
Botellas deformadas por calorCambios de fase
Metal fundido incandescente
Falla producida por dilatación
Chocolate fundido por calor
1. Dilatación y contracción
1.2 Cuerpos lineales, superficiales y volumétricos
Dentro de los efectos mencionados, nos detendremos en los cambios de tamaño que experimentan los cuerpos cuando varía su temperatura, es decir, estudiaremos la dilatación y contracción.
Cuerpos linealesEn la naturaleza todos los cuerpos poseen 3 dimensiones: alto, largo y ancho. Sin embargo, en algunos cuerpos una (o dos) de esas dimensiones puede ser mucho menor y, por tanto, despreciable respecto de las demás. Por ejemplo, en un alambre delgado y largo, el alto y el ancho, comparados con su longitud, pueden llegar a ser dimensiones despreciables.
Cuando un cuerpo posee una sola dimensión importante, siendo las otras dos despreciables respecto de la primera, se dice que es un cuerpo “lineal”.
Un alambre es un cuerpo “lineal” En los cuerpos lineales, nos fijamos solo en su
longitud.
1. Dilatación y contracción
Cuerpos superficialesEn cambio, otros cuerpos poseen dos dimensiones importantes (largo y ancho), siendo la tercera (alto) despreciable respecto de las otras dos; en este caso se dice que el cuerpo es “superficial”.
Una lámina, una hoja o una membrana, son cuerpos “superficiales”
En los cuerpos superficiales, nos interesa solo la
superficie del cuerpo.
1.2 Cuerpos lineales, superficiales y volumétricos
1. Dilatación y contracción
Cuerpos volumétricosCuando todas las dimensiones de un cuerpo son relevantes, no existiendo dimensiones despreciables respecto de las demás, entonces se dice que el cuerpo es “volumétrico”.
Un cubo, un cilindro, un balón de futbol y un microondas, son cuerpos “volumétricos”.
En los objetos volumétricos, todas las dimensiones del
cuerpo son relevantes y, por lo tanto, nos interesa su
volumen.
1.2 Cuerpos lineales, superficiales y volumétricos
1. Dilatación y contracción
1.3 Dilatación – contracción de cuerpos lineales
Dilatación - contracción linealEn general, al variar la temperatura de un cuerpo lineal, su longitud cambiará aumentando si esta se eleva, o disminuyendo si esta decrece. Así, el cuerpo se dilatará al calentarse, y se contraerá al enfriarse.
Por ejemplo: en un riel de ferrocarril.
iL L T
LiL
Juntas de dilatación: son espacios que permiten la dilatación y contracción en las estructuras.
15. El espacio, medido en centímetros, que debe existir entre dos rieles de acero de 6 [m] de longitud cada uno, si se prevé una variación de temperatura de 100 [ºC], es (Considere que el coeficiente de dilatación lineal del acero es 11 · 10-6 [ºC]-1)
A)0,33B)0,66C)0,99D)1,32E)1,88
BAplicación
Ejercicios
Ejercicio 15 guía Calor I: calor y temperatura
1. Dilatación y contracción
iS S T
S
iS
1.4 Dilatación – contracción de cuerpos superficiales
Dilatación - contracción superficialEn general, al variar la temperatura de un cuerpo superficial su área o superficie cambiará, dilatándose al calentarse o contrayéndose al enfriarse.
Por ejemplo: en una lámina delgada de metal.
Las estructuras deben tener espacio suficiente para dilatarse, de lo contrario, pueden colapsar.
1. Dilatación y contracción
Dilatación volumétricaLa dilatación o contracción afecta el volumen del cuerpo; todo el cuerpo “crece o se encoge” al variar su temperatura.
Por ejemplo: en un cubo de metal.
iV V T
iV
V¿Sabías que la torre Eiffel crece 6 [cm] en
los veranos?
1.5 Dilatación – contracción de cuerpos volumétricos
18. Un líquido de coeficiente de dilatación volumétrica igual a 6,9 ∙ 10-5 [°C]-1 se encuentra contenido en un recipiente de metal, cuyo coeficiente de dilatación lineal es 2,3 ∙ 10-5 [°C]-1. Si el líquido llena completamente el recipiente y el conjunto es sometido a un aumento de temperatura de 40 [°C], es correcto afirmar que el líquido se dilatará
A)el triple de lo que lo hará el recipiente.B)el doble que el recipiente.C)lo mismo que el recipiente.D)la mitad de lo que se dilatará el recipiente.E)la tercera parte de lo que se dilate el recipiente.
CASE
Ejercicios
Ejercicio 18 guía Calor I: calor y temperatura
2. Anomalía del agua
2.1 El agua, una excepción
Como acabamos de ver, en general los materiales se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Sin embargo, cuando enfriamos agua, a partir de los 4 [ºC] comienza a dilatarse, aún cuando su temperatura siga disminuyendo.
Por otro lado, si tenemos agua a 0 [ºC], al aumentar su temperatura comenzará a contraerse, al contrario de lo esperado; esto sucederá así hasta los 4 [ºC]. A partir de esta temperatura, el agua comienza a comportarse de manera “normal”, es decir, se dilatará al calentarse y se contraerá al enfriarse.
Recuerda, este comportamiento anómalo del agua solo se presenta entre los 0 [ºC] y los 4 [ºC].
Volumen v/s temperatura Densidad v/s temperatura
Den
sida
d (g
/mL)
Temperatura (ºC)
2. Anomalía del agua
2.2 Dos fenómenos curiosos
Normalmente, un material en estado sólido es más denso que en estado líquido, por lo que un sólido se hunde en su propio líquido.
Sin embargo, ¡el hielo flota en el agua!....¿por qué?
Si ponemos agua en una botella y la dejamos en el congelador a 0 [ºC], veremos que todo el volumen de agua se congela. Sin embargo, en los lagos de zonas muy frías, aun cuando la temperatura en invierno puede alcanzar varias decenas de grados bajo cero, solo se congela la capa superior del agua. ¿Por qué no se congela el lago completo? ¿Qué importancia puede tener este fenómeno?
3. Si se tiene un líquido desconocido a 0 [°C] y se le aplica calor, esperaríamos que el líquido
A)se dilate.B)se contraiga.C)mantenga su volumen.D)se dilate o se contraiga, nunca mantenga su volumen.E)se contraiga o mantenga su volumen, nunca se dilate.
DComprensión
Ejercicios
Ejercicio 3 guía Calor I: calor y temperatura
Considere un cable metálico del tendido eléctrico, soportado por postes, que aumenta su temperatura a medida que se acerca el mediodía. En estas condiciones, se cumple que el cable
I)aumenta su volumen.
II)disminuye su densidad.
III)mantiene constante su masa.
Es (son) correcta(s)
A)solo I.
B)solo III.
C)solo I y II.
D)solo I y III.
E)I, II y III.
Pregunta oficial PSU
EASE
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2012.
Tabla de corrección
Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad
1 B Calor Aplicación
2 D Calor Aplicación
3 D Calor Comprensión
4 B Calor Reconocimiento
5 C Calor Aplicación
6 D Calor Aplicación
7 D Calor ASE
8 B Calor Aplicación
9 C Calor Aplicación
10 B Calor Comprensión
11 E Calor Reconocimiento
12 D Calor Aplicación
Tabla de corrección
Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad
13 D Calor Aplicación
14 B Calor Aplicación
15 B Calor Aplicación
16 C Calor Comprensión
17 E Calor Comprensión
18 C Calor ASE
19 D Calor Reconocimiento
20 D Calor Comprensión
21 C Calor Aplicación
22 B Calor Comprensión
23 B Calor Aplicación
24 D Calor Reconocimiento
25 E Calor Comprensión
Síntesis de la clase
CALORCALOR
Se propaga porcuerpos
LinealesLineales SuperficialesSuperficiales VolumétricosVolumétricos
Si es absorbido produce
Si es liberado produce
Aumento de temperaturaAumento de temperatura
que produce
DilataciónDilatación
Disminución de temperatura
Disminución de temperatura
que produce
ContracciónContracción Agua entre 0[ºC] y 4[ºC]Agua entre
0[ºC] y 4[ºC]Excepto
en elExcepto
en el
Prepara tu próxima clase
En la próxima sesión estudiaremosCalor II: mezclas y cambios de fase
Propiedad Intelectual Cpech RDA: 186414
ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL.
Equipo Editorial Área Ciencias: Física