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FÍSICA II

CUADERNO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE, CONSOLIDACIÓN Y RETROALIMENTACIÓN 1

FFÍÍSSIICCAA IIII

(Versión Preliminar)

CCUUAADDEERRNNOO DDEE AACCTTIIVVIIDDAADDEESS DDEE AAPPRREENNDDIIZZAAJJEE,,

CCOONNSSOOLLIIDDAACCIIÓÓNN YY RREETTRROOAALLIIMMEENNTTAACCIIÓÓNN DDEE LLAA AASSIIGGNNAATTUURRAA

INSTITUCION EDUCATIVA SAN JORGE MONTELIBANOPROFESOR: DALTON MORALES

AREA: FISICA

AÑO. 2012

FÍSICA II

E

INDÍC

PRESENTACIÓN 4 INTRODUCIÓN. 5 I. OBJETIVOS DE EVALUACIÓN SUMATIVA 6 II. TEMAS FUNDAMENTALES. 8 III. RETROALIMENTACIÓN Y VERIFICACIÓN DE APRENDIZAJE 9

3.1 COMPENDIO FASCÍCULO 1. MAQUINAS SIMPLES Y ENERGIA INTERNA 9

3.2 COMPENDIO FASCÍCULO 2. TRANSMISIÓN DE ENERGIA EN SÓLIDOS 18

3.3 COMPENDIO FASCÍCULO 3. PRESIÓN Y ENERGÍA EN FLUIDOS 22 IV. HOJA DE COTEJO DE LA EVALUCION 30 V. EVALUACIÓN MUESTRA. 33 5.1 HOJA DE RESPUESTAS 49 5.2 HOJA DE COTEJO 51 BIBLIOGRAFÍA 52


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N

EeS Eo L •

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PRESENTACIÓ

l presente Cuaderno de Actividades de Aprendizaje, Consolidación y Retroalimentación ha sido laborado tomando en cuenta los diferentes aspectos que caracterizan a los estudiantes del istema de Enseñanza Abierta del Colegio de Bachilleres.

l cuaderno ha sido estructurado de tal forma que facilite la verificación de los aprendizajes btenidos a través del estudio de los fascículos.

os elementos de didácticos que lo estructuran son los siguientes:

Objetivos de evaluación sumativa que te informa acerca de lo que se pretende lograr con el estudio de cada fascículo.

Temas fundamentales donde se mencionan los contenidos que a nivel general se abordan en el Cuaderno.

Retroalimentación y verificación de aprendizajes en el cual encontrarás instrucciones generales y por fascículo la síntesis de cada tema, ejemplos y evaluación a contestar.

Hoja de cotejo de evaluación en la cual identificarás respuestas correctas de los reactivos a que respondiste.

Evaluación muestra donde se te presentan reactivos semejantes a los que te vas a encontrar

en tu evaluación final de la asignatura.

Bibliografía que te apoya en la ampliación del conocimiento independientemente del fascículo.

Esperando te sirva de apoyo para tu aprendizaje:

¡ TE DESEAMOS SUERTE !


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A

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I. OBJETIVOS DE EVALUACIÓN SUMATIV

11
CCOOMMPPEENNDDIIOO FFAASSCCÍÍCCUULLOO
Aprenderá que la transferencia de energía en forma de trabajo o calor, puede producir energía a nivel molecular, auxiliándose de los elementos proporcionados por la teoría cinético molecular ifusión y dilatación) y explicar así los cambios de estado físico.

Aprenderá que la transferencia de energía en forma de trabajo o calor, para relacionarlo a la fricción con el movimiento de los cuerpos y la disipación de la energía.

Determinará el trabajo que realizan las máquinas mecánicas y su eficiencia, manipulando dispositivos sencillos, donde suban y bajen objetos sin lubricante.

Interpretará a la energía interna como energía de las moléculas.

Aplicará la expresión matemática ∆ ∆Ei m T= 4 2.

Aplicará el concepto de potencia, la determinará usando dispositivos sencillos con los cuales se transmite energía en forma de calor o trabajo.

22
Utilizará la expresión ∆ = k m ∆T, para calcular los cambios de energía interna entre dos masas de agua a diferentes temperaturas que se mezclan, y de una masa de agua con un metal en desequilibrio térmico.

Distinguirá que materiales emiten energía en forma de calor más rápidamente, y como se transmite.

Verificará que cuando hay transmisión de energía entre dos sistemas, la energía cedida es aproximadamente igual a la energía absorbida.

Identificará algunos fenómenos metereológicos, como el clima y las corrientes de aire, como consecuencia de la propagación del calor.


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33

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Describirá los efectos de la elasticidad del aire.

Definirá el concepto de presión, como el coeficiente fuerza sobre área y reconocerá al Pascal (Pa) como unidad del sistema internacional.

Determinará la presión en Kpa.

Explicará la manera en que se relaciona la presión de una cantidad de aire atrapado, con el volumen y la temperatura.

Identificará los procesos termodinámicos: isotérmicos, isobáricos y adiabáticos.

Relacionará el peso del aire con los cambios de presión atmosférica en función de la altura sobre el nivel del mar.

Identificará el principio de Pascal.

Relacionará como influye la presión atmosférica en los fluidos.

Definirá los conceptos de densidad y viscosidad.

Identificará los principios de Arquímedes y Bernoulli.


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S

M M T T P

II. TEMAS FUNDAMENTALE

AQUINAS SIMPLES Y ENERGIA INTERNA

áquinas simples • Conservación de la energía • Eficiencia • Energía interna • Modelo cinético molecular

ransmisión de energía en agua • Calentadores: - Químico - Eléctrico - Solar • Potencia

RANSMISIÓN DE ENERGÍA EN SÓLIDOS

• Equilibrio térmico •Capacidad térmica especifica •Corrientes de convección

RESIÓN Y ENERGÍA EN FLUIDOS

Presión • Elasticidad del aire • Presión • Presión atmosférica • Procesos termodinámicos

Energía en fluidos • Principio de Pascal • Principio de Arquímedes • Principio de Bernoulli


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III. RETROALIMENTACIÓN VERIFICACIÓN DE APRENDIZAJES

3.1 COMPENDIO FASCÍCULO 1. MÁQUINAS SIMPLES Y ENERGIA INTERNA

Este compendio fascículo 1 consta de dos unidades. En la unidad 1 como trabajan las máquinas y su utilidad, así como el uso de la energía. En la unidad 2 estudiarás la transmisión de energía al agua mediante distintos tipos de calentadores, así como la potencia de éstos. Capítulo 1 En este capitulo determinaste que es una máquina, su eficiencia y potencia; transmisión de energía en forma de calor o trabajo; interpretaste la energía interna a partir del modelo cinético molecular (difusión y dilatación de cuerpos). Máquinas simples Las máquinas son artefactos creados por el hombre para facilitarse la vida y realizar menor esfuerzo corporal, sustituyéndolo con mecanismos que producen la misma energía sin que el hombre desarrolle gran esfuerzo físico para producirla. Para esto veremos las bases fundamentales de las máquinas que son: palancas, poleas, planos inclinados y más adelante máquinas complejas y térmicas, etc : Palancas: una barra rígida inflexible, recta, angular o curva, que tiene un punto de apoyo ( en el cual también puede girar) de tal manera que haciendo esfuerzo sobre un extremo de la barra se puede levantar un peso o vencer la resistencia de otro cuerpo colocado en el extremo opuesto, en otras palabras sirve para transmitir una fuerza.


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Poleas: La polea simple consiste en una rueda fija por la que pasa una cuerda, de uno de cuyos extremos cuelga un peso, el cual se sube jalando con la mano desde otro extremo.

Plano inclinado: es una máquina que permite subir cuerpos hasta una cierta altura con un esfuerzo menor que si lo hacemos directamente en dirección vertical.

Una máquina compleja es la combinación de las máquinas simples, ya que después se crearon las máquinas eléctricas, químicas, hasta llegar a las más modernas actualmente (electrónicas). Las cuales deben su funcionamiento a La Ley de la Conservación de la Energía, que nos dice que el trabajo aplicado es igual (teóricamente), al trabajo obtenido. Eficiencia en máquinas Como podrás ver una máquina no conserva toda la fuerza aplicada debido a que el trabajo de entrada es diferente al de salida. Y ésto se debe a que en todas las máquinas existe rozamiento y provocando una pérdida de energía en forma de calor. Ahora si relacionamos al trabajo de entrada con el de salida, vamos a relacionarlo con la eficiencia o rendimiento de la máquina, que tanto trabajo nos entrega la máquina a diferencia del de entrada y se calcula con la siguiente fórmula: e % = Ws x 100 We Hay que multiplicar el resultado por 100 para que obtengas el porcentaje de la eficiencia ya que este valor siempre debe ser menor de 1 y para que no te equivoques al calcular la eficiencia, toma en cuenta que el trabajo de salida es menor que el de entrada, y éste debe de ir arriba(numerador) de la división. Si el valor fuera igual a 1 estaríamos hablando de una máquina 100 % eficiente ( o máquina ideal), hasta ahora no se ha construido.


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O

u D hmFh N DFhmh E Csahfe SsmEeP

EEJJEEMMPPLLO

Con una polea se va a subir 12 m un bote que contiene 30 kg de arena, para lo cual se le aplica na fuerza de 567 N y se jaló la cuerda 8 m . Calcula la eficiencia de la polea.

atos Formula Sustitución Resultado

1 = 12 m We = Fx d We = (567 N)(8 m) e = 77.85 % = 30 kg = 4536 J = 567 N Ws = ph 2 = 8 m

Ws = (30 kg)(9.81m/s2 )(12m) e = Ws = 353 1.6 J We e = 3531 x 100 = 77.8 % 4536

¿Cuál es la eficiencia de un juego de sube y baja que en un extremo se aplicó una fuerza de 486 , para subir a un niño 48 kg a una altura de 1.5 m?

atos Formula Sustitución Resultado e = 486 N We = Fx d We = (486N)(1.5m) = 1.5 m = 729 J e = 96 % = 48 kg Ws = ph Ws = (48kg)(9.81m/s2 )(1.5m) = 1.5 m = 706.3 J

e = Ws e = 706.3 J ( 100 ) = 96 % We 729 J

nergía interna

omo mencionamos anteriormente la energía se pierde en forma de calor y se transfiere a otro istema, en este caso se transforma (disipa) en el medio ambiente; pero si pasara a un poco de gua ésta elevaría su temperatura, a partir del movimiento mecánico de las máquinas. Si estamos ablando de calor hay que analizar El Modelo Cinético Molecular de un cuerpo; un cuerpo está

ormado por una serie de moléculas y dependiendo del material del que esté compuesto es su structura.

i hablamos de un cuerpo sólido las moléculas estarán muy juntas, si es líquido tienen una eparación (podemos decir media); pero si es un gas esta separación es mucho mayor. Las oléculas de los cuerpos siempre están en constante movimiento, por lo cual diremos que es la nergía Interna de un cuerpo y generalmente se manifiesta en forma de calor ( transmisión de nergía de un cuerpo a otro), que está fluyendo constantemente de un cuerpo a otro. ara que entiendas un poco mejor como es la energía interna te daremos varios ejemplos.


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O

Edste

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DmPi P L

EEJJEEMMPPLLO

studiaremos el modelo molecular de un cuerpo el cual es un cristal que tiene forma de cubo en onde están unidas las moléculas como se muestra en la figura, haz de cuenta que las uniones on pequeños resortes que soportan el constante movimiento, se le aplica calor y las moléculas ienden a moverse más rápidamente y esto provoca un alejamiento entre ellas ( los resortes se stiran o provocan una dilatación)

tra forma de ver la energía interna es colocando tres vasos con agua a diferentes temperaturas e r agregándoles un poco de café soluble o una bolsita de té de jamaica ( por el color), te darás uenta como se va dispersando el café en el agua, entre mayor sea la temperatura esa dispersión erá más rápido.

e esta forma decimos que la energía interna de un cuerpo aumentó, debido a que se aceleró el ovimiento en las moléculas, provocando un aumento en su temperatura. ara cuantificar la energía de un cuerpo (en general) debemos de utilizar la fórmula de energía

nterna que es: Ei = Κm ∆T ∴Κ = constante

ero por ahora utilizaremos para calcular la energía interna en agua, que es la siguiente fórmula.

Ei = 4.2 m ∆T

donde : 4.2 = la capacidad térmica del agua. m = masa ∆T = Tf - Ti = cambio de temperatura

a unidad de la energía interna es el Joule o kJ


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O

Ac2 m∆ Sascep Ct Cdprpmc LLL Cc 1 2de 3v 4c

EEJJEEMMPPLLO

una máquina mecánica se le suministra a una cantidad de agua para evitar el calentamiento; al alor lo absorbe el agua. A una muestra de 800 g se le tomó la temperatura el aumento fue de 0ºC a 42 ºC. Calcular la energía interna que recibió el agua.

Datos Fórmula Sustitución

= 800 g Ei = 4.2 m ∆T Ei = (4.2 KJ/kgºC)(0.80kg)(22ºC)= 73.92 kJ T = 42-20 = 22 ºC

Resultado = 73.92 kJ

i al cuerpo se le agrega calor ( se les transmite energía) provocamos que las moléculas umenten su movimiento (ya que siempre tienen movimiento constante) y ésto provoca una eparación entre ellas es decir una dilatación del material, por esta razón al trasmitirle energía a un uerpo éste sufre de una dilatación; donde más lo notamos es en los metales, esa es la xplicación el porqué las vías del tren tiene una separación o porqué las divisiones en el avimento.

omo viste al trasmitirle energía a un cuerpo también aumentamos su temperatura ; pero qué es la emperatura: es la medida de la energía cinética molecular.

omo ya hemos dicho un cuerpo se dilata al calentarlo y ésto es aprovechado por los termómetros e líquido. Se tienen diferentes tipos de termómetros de acuerdo a su punto de referencia ésta es ara cada tipo de escala: para la Celsius utiliza el punto de fusión y de ebullición del agua como eferencia; para la Fahrenheit el punto de congelación de una mezcla de hielo y sal por un lado y or otro es la temperatura normal de un cuerpo humano. La Kelvin toma como referencia el ínimo movimiento en las moléculas de un cuerpo y el punto de ebullición del agua normal tomada

on un termómetro de gas a volumen constante. y sus limites de cada escala son los siguientes:

a escala Celsius o grados centígrados el punto bajo es 0ºC y el alto es 100 ºC. a escala Fahrenheit el punto bajo es de 32ºF y el alto 212º F a escala Kelvin el punto bajo es 273ºk y el más alto es 373ºk

ontesta las siguientes preguntas tratando de no regresarte a leer la información del uadro.

.- ¿Qué nos indica la eficiencia de una máquina?

.- Si tenemos dos máquinas A y B cuya eficiencia de la primera es del 85% y en la segunda es e 72 %, tiene que ser necesario que la primera también fuera la que recibiera mayor trabajo de ntrada.

.- Al hacer una combinación de las máquinas simples estamos armando una más compleja que entajas ves en esta aplicación.

.- Cuando patinas en hielo hay menor fricción que si patinas en cemento, debido a la superficie, omo afecta esto al intercambio de la energía.


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5.- Si vas en un automóvil y frenas intempestivamente provocando un derrape podemos apreciar ... 6.- Utilizando el modelo cinético molecular indica qué pasa, si inflas un globo con aire caliente: 7.- Tenemos un cubo de hielo al cual se le está imprimiendo calor, cuando el hielo llega a su punto de fusión que pasa con las moléculas de éste: 8.- La razón de eficiencia de una máquina es: 9.- Una máquina simple disipará menor cantidad de energía en forma de calor cuando... 10.- La temperatura Celsius o centígrada es la que conocemos generalmente cual es su escala de referencia ... 11.- Una escala que comúnmente utilizamos para medir la temperatura en nuestra materia es ... 12.- Al calentar una esfera de metal y la quieres meter en un anillo metálico .. 13.- En un contenedor con agua, al calentar de 32-79°C se obtuvieron 8.6 kJ. calcular la cantidad de agua empleada. UNIDAD 2 En esta unidad estudiaste la transmisión de energía a partir de calentadores: químicos, eléctricos y solares, cuantificándola a partir de la ecuación ∆ = 4.2 m ∆T, además de obtener la potencia de cada uno de ellos identificando cual es más conveniente. TEMA: TRANSMISIÓN DE ENERGÍA Y PÓTENCIA. En la unidad anterior hablamos de pérdida de energía en un sistema, ahora veremos como se trasmite la energía de distintos sistemas al agua.. Para ello mencionaremos tres calentadores químico, eléctrico y solar que se describirán a continuación: Calentador químico Es un dispositivo que utiliza sustancias químicas como alcohol, petróleo, gasolina, gas, ceras, etc, y mediante el proceso de combustión produce energía calorífica que en este caso la trasmitimos a una masa de agua, para variar su temperatura, si observas con cuidado las sustancias que se utilizan, entre ellas está el gas por lo tanto tu estufa, el calentador del baño, una vela, etc, son calentadores químicos; la diferencia entre uno y otro es el tiempo que tardan en trasmitir la energía a esta capacidad de trasmisión se le conoce como potencia del calentador. Calentador eléctrico También como nosotros llegamos a calentar agua por medio de un calentador eléctrico, donde utilizamos el efecto térmico de la energía eléctrica para trasmitir energía calorífica . Cuando utilizamos una cafetera eléctrica, una parrilla eléctrica, una resistencia eléctrica, etc. Tenemos otros trasmisores de energía eléctrica pero que no utilizamos para calentar agua, pero es importante mencionarlos como la plancha, calefactor, etc. También dependiendo del aparato es el tiempo que tarda en trasmitir la energía al agua, con esto también podemos calcular la potencia de este calentador.


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Calentador solar Otra forma de trasmitir energía al agua es a través de la luz solar, es decir por medio del calentador solar que en todo caso podríamos utilizar una celda solar que es un dispositivos el cual absorbe y almacena la energía solar para convertirla en eléctrica (generalmente), dependiendo de la forma como transmitimos la energía, concluimos que nuestro calentador solar tardará más tiempo en trasmitir energía al agua, y con esto también podemos calcular la potencia del calentador solar. Para poder cuantificar la energía que trasmiten los calentadores al agua nos auxiliamos de la formula de la energía interna en agua que es ∆Ei = 4.2 m ∆T; la fórmula incluye la capacidad térmica específica del agua ( es decir que para incrementarle su temperatura a 1ºC a un kg de agua necesitamos 4.2 kJ/kgºC)

O

Sct D m ∆ ∆ Ves D m ∆ ∆ Cmq D m ∆E

EEJJEEMMPPLLO
e encendió una cafetera con capacidad para 10 tazas ( que equivale a 2 lt de agua), tardo en alentar 10 min, si el agua estaba a 18º C y alcanzó una temperatura de 76ºC, ¿Cuál es la energía ransmitida?
atos Fórmula Sustitución

= 2 lt ∆Ei= 4.2 m ∆T Ei= (4.2 KJ/kgºC )(2kg )( 58ºC ) = 487.2 KJ T=76 - 18= 58ºC

Ei = ? Ei= 487.2 KJ

íctor dejó en el patio de su casa una cubeta de 12 lt de agua a medio día por 4 hrs, al revisarla ncontró que el agua tenía una temperatura de 35ºC y al dejarla tenía 22ºC. Indica la energía que e le transmitió al agua.


= 12 lt ∆ Ei= 4.2m ∆T ∆Ei = (4.2 KJ/kgºC )( 12 kg )( 13ºC ) = 655.2 kJ T=35 -22= 13ºC

Ei= ? ∆ Ei = 655.2 kJ

arla va hacer una gelatina y necesita hervir 1 lt de agua para tal efecto utiliza su estufa por 15 in. al comenzar a calentar el agua su temperatura era de 18ºC y llegó a 93ºC. Calcula la energía ue transmitió el calentador químico.


= 1 kg Ei = 4.2 m ∆T Ei = (4.2 KJ/kgºC )(1 kg )( 75ºC ) = 315 kJ T=93-18 = 75ºC i = ? Ei = 315 kJ


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En todos los ejemplos te diste cuenta que se maneja el tiempo con el que se trasmite la energía , si recuerdas en la descripción de los calentadores hablamos de potencia; la potencia nos da una idea de la rapidez con que se efectúa un trabajo, por lo que podemos decir que un calentador es más potente si utiliza menos tiempo en transmitir la energía, y la podemos calcular con la siguiente fórmula: P = Ei t La unidad con que se mide la potencia es Watt, en otras palabras diremos que equivale a J/s 1 watt = 1 Joule = J 1 s

O

m cd D ∆t P Vet D ∆t P Cmt D ∆t P

EEJJEEMMPPLLO

Utilizando los ejemplos de energía interna calcula la potencia de cada uno de los calentadores encionados.

Se encendió una cafetera con capacidad para 10 tazas ( que equivale a 2 lt de agua), tardo en alentar 10 min, si el agua estaba a 18º C y alcanzó una temperatura de 76ºC. Si la energía interna el sistema es 487.2 KJ

atos Fórmula Sustitución Resultado Ei= 487 kJ P = ∆Ei P = 487.2 = 0.812 kwatt P = 0.812kwatt

= 10 min = 600 s t 600 s

= ?

ictor dejó en el patio de su casa una cubeta de 12 lt de agua a mediodía por 4 hrs, al revisarla ncontró que el agua tenía una temperatura de 35ºC y al dejarla tenía 22ºC. La energía que se le

ransmitió al agua es de 655.2 kJ

atos Fórmula Sustitución Resultado Ei= 655.2 kJ P = ∆Ei P = 655.2 kJ = 0.0455 kwatt P = 0.0455 kwatt

= 4 hrs = 14400 s t 14400 s

= ?

arla va hacer una gelatina y necesita hervir 1 lt de agua, para tal efecto utiliza su estufa por 15 in. al comenzar a calentar el agua su temperatura era de 18ºC y llegó a 93ºC. La energía que

ransmitió el calentador químico es de 315 kJ

atos Fórmula Sustitución Ei= 315 kJ P = ∆Ei P = 315 kJ = 0.35 kwatt P = 0.35 kwatt

= 15 min = 900 s t 900 s

= ?


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14.- Un calentador tiene mayor potencia si... Se tienen tres vasos con distintas sustancias, durante 3 s. se calentaron 100g de agua en cada uno de ellos y se obtuvo la siguiente información.

VASO T1 - T2 CALENTADOR 1 10 40 Mechero de alcohol 2 22 37 celda solar 3 20 43 parrilla eléctrica

De los datos anteriores responde las siguientes preguntas. 15.- ¿Cuál es la potencia obtenida en el vaso 1? 16.- La potencia obtenida en el vaso 2 es ... 17.- ¿Cuál es la potencia en el vaso 3? Lee cuidadosamente el siguiente problema y con los datos obtenidos responde las siguientes dos preguntas. Se tienen tres vasos de precipitados donde se depositan 200 g. de agua en cada vaso y se calientan a 35°C. vaso 1 Usando celdas solares se calentó en 15 min. (absorbiendo 1.5 kJ) vaso2 Usando parrilla eléctrica durante 10 min. (empleando 110 watts) vaso 3 Consumiendo 0.01 kg. de petróleo por 5 min. (absorbiendo 4.5 kJ) 18.- ¿La energía que utilizamos en los tres vasos es la misma? 19.- ¿Si la temperatura a la que llegaron los tres vasos es la misma también la eficiencia es igual en los tres vasos? Resuelve los siguientes problemas, utilizando la formula de intercambio de energía. 20.- En un calentador eléctrico se tienen 35 kg. de agua y aumentó la temperatura de 27°C a 50°C en 15 s. Calcula la potencia. 21.- Un calentador químico, aumenta la temperatura de 30kg. de agua al quemar gasolina durante 25 s. produciendo una energía de 76 kJ., calcula la potencia del calentador.


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En este compendio fascículo 2 estudiaste como se transfiere la energía en cuerpos sólidos principalmente en metales, para llegar a un equilibrio térmico como obtener el calor específico de éstos, como son los tipos de transmisión de energía Equilibrio térmico Al tener sobre una mesa un cuerpo caliente (taza de té, un plato de sopa) o cuerpo frío ( un helado, un cuchara metálica) a una temperatura ambiente , el objeto tenderá hacia el equilibrio térmico con su entorno, es decir el objeto caliente se enfría y el frío se calienta. Por ejemplo, si tiene un plato de sopa caliente, después de un rato notarás que su temperatura disminuyó , y si dejas un helado este tiende a deshacerse después unos cuantos minutos debido a que su temperatura se comienza a elevar, si te diste cuenta la temperatura de cada objeto se acerca a la temperatura de su entorno. Si notaste para encontrar el equilibrio térmico hay un intercambio de energía interna entre el sistema ( sopa) y su entorno (medio ambiente). Con la finalidad que entiendas mejor te daremos la definición de calor: “El calor es energía que fluye entre un sistema y su entorno en virtud de una diferencia de temperatura entre ellos” Con el propósito de sintetizar podemos decir que para encontrar el equilibrio térmico necesitamos que la energía interna del sistema sea diferente a la de su entorno, se tenga transmisión de energía hasta llegar al equilibrio térmico los dos sistemas : ∆ Ei1 =∆Ei 2 . Ahora vamos a retomar un poco la información del fascículo anterior, vimos la transferencia de energía de un calentador a una masa de agua , a continuación veremos el intercambio de energía entre dos masas de agua con distintas temperaturas, para lo cual utilizaremos nuestra fórmula ya vista de energía interna en agua. ∆Ei = 4.2 m ∆T.

O

3.2 COMPENDIO FASCÍCULO 2. TRANSMISION DE ENERGÍA EN SÓLIDOS

Srd D mm ∆∆

EEJJEEMMPPLLO

e tienen dos masas de agua de 3 kg y 1.5 kg a distintas temperaturas 34ºC y 78ºC espectivamente, se mezclaron, obteniendo una temperatura final de 45ºC. Indica el intercambio e energía interna al mezclar el agua.


1 = 3 kg ∆Ei = 4.2 m ∆T ∆Ei 1= 4.2 kJ (3kg)(11ºC) = 138.6 kJ 2 = 1.5 kg kgºC

∆Ei1 = ∆Ei2 T1 = 45-34 = 11ºC ∆Ei2 = 4.2 kJ (1.5kg)(-33ºC)= -207.9 kJ T2 = 45 -78ºC = -33ºC kgºC

∆Ei1 = ∆Ei 2 ∆Ei1 -∆Ei 2 = 0 138.6 - (-207.9) = 346.5 kJ


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Hemos estado viendo la transferencia de energía solamente en agua ahora vamos hablar de la transferencia de energía a objetos sólidos (metales) a partir de una masa de agua Por ejemplo si introducimos un trozo de metal en un recipiente con agua caliente el metal elevara su temperatura.. Para que se entienda con mayor claridad estudiaremos tres formas de transmisión de energía: conducción, radiación y convección. Conducción : Es la transferencia de energía a través de una forma directa o por contacto, por ejemplo si pones una barra de metal al fuego se transfiere la energía de la lumbre al metal por conducción a lo largo de la barra de metal. Al ir aumentando la temperatura en el extremo de contacto con el fuego las moléculas comienzan a moverse rápidamente y trasmiten ese movimiento a las moléculas cercanas, y así va corriendo por todo el metal hasta llegar hasta el otro extremo.

Radiación: es la transmisión de energía a través de ondas de la fuente hacia el objeto a calentar. Por ejemplo el calor del sol llega a la tierra por medio de ondas electromagnéticas que viajan a través del espacio, o si pasas cerca de una fogata alcanzas a sentir el calor que llega también por radiación. Si los objetos tiene una temperatura alta emiten radiación electromagnética, pero si es baja la temperatura en un objeto este tiende a absorber las radiaciones electromagnéticas que llegan a él.


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Convección: Es la transferencia de energía a través de la elevación de las moléculas a partir del aumento de temperatura. La transferencia de calor por convección ocurre cuando al aire o al agua se calienta y tienden a mover sus moléculas hacia arriba y sus moléculas frías toman el lugar que las primeras dejan. Por ejemplo si quieres calentar agua con una vela se lograra mediante convección, ya que se va calentando una parte del agua y se va elevando la caliente y la fría baja si se logra este proceso se están creando las corrientes de convección como se muestra en la figura.

También este tipo de corrientes se presentan en las playas, en el día el aire caliente sube del arena y el aire frío viene del mar; por la noche el aire caliente sube del mar y el aíre frío provienen del arena. La formas de transmisión de energía que estudiaremos es a través de conducción por el contacto que hay entre los sistemas. Ahora veamos como se transfiere energía o mejor dicho cuanta energía es capaz de captar el sólido. Cuando estudiamos el fascículo 1 (unidad 2) hablamos de la capacidad térmica del agua, pero ahora la necesitamos para cada metal que utilizaremos, para lo cual la conceptualizáremos nuevamente: “es el calor que debe suministrarse a la unidad de masa para que su temperatura suba 1º C”. Para obtener la energía que se transmite en los metales utilizaremos las capacidades especificas de la siguiente tabla; pero también es importante saber como se obtiene.

Capacidades térmicas especificas

K kJ kgºC

plata 0.212 Aluminio 0.900

cobre 0.398 Hierro 0.477 plomo 0.131

Para obtener la capacidad térmica del un metal necesitamos introducirlo dentro de un recipiente con agua debido a que es conocido su calor especifico. Para calcular la energía transmitida debemos de utilizar la siguiente ecuación: ∆Ei = k m ∆T donde : K = es la capacidad térmica del metal m = masa ∆T = cambio de temperatura Los ejemplos siguientes nos ayudaran comprender como se obtiene la capacidad térmica de un metal ( o cualquier objeto) que se meta en agua.


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O

SktDmTmTT Ed DmTmTT Pa 2p 22R 2 2 C 2c

EEJJEEMMPPLLO

e tienen 300 lt de agua a 23ºC en un recipiente en el cual se introdujo un lingote de hierro de 56 g a 130 ºC, después de 10 minutos se tomó la temperatura al agua y fue de 67ºC. Calcular la ransferencia de energía que hubo en el sistema. atos fórmula sustitución a = 300 kg

a = 23ºC ∆Ei a = 4.2m∆T ∆Eia = 4.2(300kg)(67-23ºC) = 55440 kJ h = 56 kg

h = 130ºC ∆Eih = K m∆T ∆Eih = k(56kg)(67-130ºC) = K(-3528) f = 67º C

∆Eia = ∆Ei h.. ∆Ei a - ∆Eih= 0 55440 - K(-3528) = 0 K = -55440 kJ = - 15.71 kJ 528 kJ kgºC

n 20 lt de agua a 87ºC se metió 890 g de aluminio que tenía una temperatura de 14ºC, al cabo e 5 min se tomó la temperatura la cual fue de 43ºC. Calcula la capacidad térmica específica

atos fórmula sustitución a = 20 kg

a = 87ºC ∆Ei a = 4.2m∆T ∆Eia = 4.2(20kg)(43-87ºC)= -3696kJ Al = 0.890 kg

Al = 14ºC ∆EiAl = K m∆T ∆EiAl= K(0.890kg)(43-14ºC)= K kJ/kgºC(25.81 kgºC) f = 43º C

∆Eia = ∆EiAl ∆Eia - ∆EiAl= 0 -3696 kJ- K(25.81) = 0 K = 3696 kJ = 143.20 kJ/kgºC 25.81 kgºC

ara resolver los siguientes problemas utiliza las formulas de intercambio de energía en gua o intercambio de energía en metales así como los datos de la siguiente tabla.

2.- Se tienen 200g de agua los cuales se distribuyen en partes iguales en dos vasos de recipitados. Hallar la temperatura inicial si se midieron 30 kJ y temperatura final de 40°C.

3.- Cuando se colocan 10g de Ni a 99.9°C en un recipiente aislado que contiene 80 g de agua a 0°C, el sistema alcanza equilibrio a 21.11°C. Calcular la capacidad térmica específica del Ni. ecuerda que: calor cedido por el Níquel = calor absorbido por él.

4.- Al poner dos masas de agua juntas a diferente temperatura hay:

5.- ¿Qué le pasa con la energía cuando taladramos una pared ?

onducción térmica: un cuerpo recibe calor y lo transfiere a lo largo de él.

6.- De los siguientes materiales: Hierro, vidrio, plástico ordena de mayor a menor onductividad térmica de cada uno:


FÍSICA II

27.- En la figura siguiente se coloca una vela debajo de un rehilete, al cabo de un tiempo el rehilete comienza a moverse, debido a...

28.- Se realizó una mezcla con 150g de agua con una temperatura de 36ºC y 250 g a 97ºC más de agua, obteniendo una temperatura final 80ºC. ¿Qué cantidad de energía se transmitió? 29.- Con el signo obtenido en el problema anterior sabemos que hay: 30.- Si enfriamos una solución, su energía potencial: 31.- Si el día es muy caluroso, ocurre en el aire la:

3.3 COMPENDIO FASCÍCULO 3. PRESIÓN Y ENERGÍA EN FLUÍDOS

En el compendio fascículo 3 para su estudio de divide en dos unidades en la primera estudiaras el concepto de presión , presión atmosférica y presión absoluta, así como los procesos termodinámicos; en la segunda se estudiara la presión en los fluidos a partir de los principios de Pascal, Arquímedes y Bernoulli. CAPITULO 1 En esta unidad estudiaste los conceptos de presión en sólidos principalmente, así como la presión que ejerce la atmósfera sobre la tierra y presión absoluta. También se estudio los proceso termodinámicos como isobárico, isovolumétrico, isotérmicos y adiabático y como influye la primera ley de la Termodinámica. TEMA: PRESIÓN ELASTICIDAD DEL AIRE Para empezar a estudiar esta unidad, referente a la presión y a sus diferentes manifestaciones hay que iniciar con la conceptualización de fluidos y para eso no hacemos la siguiente pregunta:

¿Qué es un fluido? A los líquidos y los gases se le llama fluidos por que cuando se aplica una fuerza por pequeña que sea, las moléculas que lo componen se mueven dando lugar a un desplazamiento continuo de la materia.


FÍSICA II

El aire está compuesto por una combinación de gases por lo que es considerado también como fluido, y si nosotros capturamos un poco de ese aire en un recipiente y le aplicamos una fuerza, lo vamos a comprimir si dejamos de aplicar la fuerza, éste volverá a su estado normal a ésta característica se le conoce como elasticidad del aire. Lo anterior lo puedes observar si tomamos el ejemplo de la jeringa: si tienes una masa de aire dentro de una jeringa sellada empujas el émbolo y verás como el volumen del aire disminuye y si lo sueltas regresara a su estado inicial. Si observaste este ejemplo al empujar el émbolo estás aplicando una fuerza sobre una área determinada. Si retomamos estas variables como referencia entonces nos introduciremos en el concepto de presión que es: “ Fuerza normal aplicada por unidad de área”. Lo cual se puede simplificar de la siguiente manera:

P FA

=

Para que relaciones a la presión con tu vida cotidiana te daremos a continuación una serie de ejemplos, para empezar solo recuerda como quedan las huellas de un gato que pisa sobre cemento fresco .

Si tenemos dos depósitos de agua uno con un fondo de área pequeña como un pozo y otro es una alberca el que presenta mayor área tiene menor presión.


FÍSICA II

Con esto podemos ver que entre mayor es el área de contacto menor será la presión, por eso es que un Fakir cuando de recuesta sobre una cama de clavos estos no lo dañan pero si estuviera de pie los clavos se le enterarían como se muestra en la figura.

Si nos encontráramos en una pista de hielo y una persona tuviera patines romos y otros afilados cual crees que ejercería mayor presión sobre el hielo. La unidad con que se mide la presión es el Pascal (Pa) que equivale 1 Pa = N/m2. Ahora haciendo uso de nuestra fórmula realizaremos algunos ejemplos prácticos.

O

Tp DAFP Ss Repcec Pe

EEJJEEMMPPLLO

oño tiene una peso de 575 N se encuentra parado cubriendo un área de 28 cm2. ¿Cuál es la resión que ejerce sobre el piso)

atos fórmula sustitución resultado = 28 cm2 = 575 N P = F P = 575 N R = = ? A 0.028 m2

i Toño se recostara y cubriera un área de 16.3 x 70 . Cual seria la presión que ejerciera sobre el uelo.

ecordando que el aire tiene un peso y ocupa un espacio entonces hablemos sobre la presión que jerce sobre nosotros, que es muy grande y como siempre esta presente ya no se percibe. A esta resión se le conoce como presión atmosférica que a nivel del mar equivale a 100 Kpa y está varía on la altura, por ejemplo la Cd. de México se encuentra a 2.2 km de altura y la presión atmosférica s de 78 kPa .Entonces nosotros ejercemos sobre la tierra una presión por la masa de nuestro uerpo mas la masa del aire que nos presiona a esto se le conoce como presión absoluta.

ara verificar que tanta presión ejerce en un envase la presión atmosférica veamos el siguiente jemplo:


FÍSICA II

Si tienes un envase de plástico flexible con tapadera y popote como se muestra en la figura y lo tienes “vacio” ( de líquido porque tiene aire) le cierras la válvula y comienzas a succionar el aire el bote se aplastará es decir estás sacando el aire del recipiente y el aire exterior comienza a empujar para llenar el espacio que se desocupó

Para entender lo antes mencionado resumiremos de la manera siguiente, tenemos tres tipos de presión : presión atmosférica, presión manométrica y presión absoluta. Presión atmosférica: es la presión que ejerce el aire que nos rodea. Presión manométrica: es la diferencia del gas encerrado ( en un recipiente con manómetro) y la presión atmosférica. Presión absoluta: es aquella que considera la presión del manómetro más la atmosférica. Ahora veamos como influye la presión en los procesos termodinámicos. Un proceso termodinámico, donde vamos a relacionar el calor con la presión. Para esto tomaremos a los gases como referencias, y de aquí tomaremos volumen, presión y temperatura, para comenzar veremos que están compuestos de moléculas muy separadas, por lo cual ocupan todo el espacio del recipiente donde se les introduce Proceso isotérmicos son procesos donde van a influir la temperatura, presión y volumen, en donde vamos a mencionar algunos de ellos: Isotérmicos: quiere decir que tiene temperatura constante. Isovolumétricos: mantienen su volumen constante, ejemplo de esto son los cilindros de gas domésticos no importa cuanto tenga, el volumen no cambia. Isobáricos: Mantiene su presión constante, como las ollas express cuando le bajas la flama para estabilizar la presión. Adiabáticos: cuando el sistema no intercambia energía en forma de calor con el medio que lo rodea .Un ejemplo de esto lo vemos con los vasos de unicel por que podemos tener café caliente y no te que mas. Con la información del fascículo contesta las siguientes preguntas: 32.- Al beber agua con un popote que le pasa a éste ... 33.- En tu fascículo se describe el experimento de Magdeburgo, las esferas de cobre una vez unidas, ni 16 caballos podrían separarlas debido a: 34.- Si inflas un globo que le pasa a la presión del mismo: 35.- Al romperse un cinescopio de televisión construido al vacío, éste:


FÍSICA II

36.-El aire de una llanta de auto tiene una presión de 245.4 kPa ocupando un volumen de 115 cm3. Si se obtiene una presión final de 107.7 kPa hallar el nuevo volumen. Recuerda que: P1V1 = P2V2 P1 = 245.4 kPa T1 T2 V1 = 115 cm3 P2 = 107.7 kPa. 37.- A que se debe que los aviones tengan las ventanillas muy pequeñas comparadas con las de los autobuses ... 38.- En la década de los 50's en Inglaterra, la contaminación producida por el ozono ocasionó miles de muertes y esté se debía a la gran cantidad de chimeneas existentes. A este fenómeno se le denomina inversión térmica y consiste en: 39.- Cuando aplicas una fuerza en un cuerpo abarcando un área pequeña : 40.- Cuando hablamos de los estados de la materia ¿Cuál se comprime más fácilmente?. 41.- Dos tanques de gas se encuentra a distintas temperaturas una más alta que la otra ¿En cuál de los dos recipientes se comprimiría más fácilmente el gas? 42.- Si le aumentan la presión a un gas que le pasa a su volumen: 43.- Se descompone un elevador con 7 personas dentro, al cabo de 5 minutos se abren las puertas. ¿Como consideras el proceso termodinámico ? 44.- Si a un globo inflado se le extrae la mitad de aire y su volumen no disminuye de que proceso termodinámico estamos hablando. UNIDAD 2 En está unidad se estudio como afecta la presión en los fluidos, auxiliándose de los principios de Pascal , Arquímedes y Bernoulli TEMA : ENERGÍA EN FLUIDOS Retomando nuestro cuestionamiento hecho en la unidad anterior donde hablamos de fluidos vamos adentrarnos un poco más en este tema, estudiando algunos principios que nos ayudan a entender como se trasmite la energía en los fluidos, para esto utilizaremos los líquidos (cuando hablamos de un líquido estamos diciendo que las moléculas pueden fluir libremente de una posición a otra y deslizarse sobre la otra; hay que recordar que los líquidos son casi incompresibles, excepto por los cambios de temperatura), para comenzar hablemos sobre la presión que ejercen los líquidos. La presión de un fluido en reposos depende solo de la densidad y profundidad del líquido. Si observas la figura te darás cuenta que entre mayor es la profundidad del líquido mayor es la presión


FÍSICA II

Ya que un fluido ejerce presión sobre todas las partes del recipiente que los contiene, también la ejerce en cualquier punto dentro de un líquido, como podemos ver en la figura.

Cuando se introduce el cuerpo al líquido, este también ocupa un espacio y lo podemos notar cuando sube el nivel del líquido esto es utilizado generalmente cuando queremos saber el volumen de un cuerpo sin forma ( como una piedra: un objeto totalmente sumergido desplaza siempre un volumen de líquido igual a su propio volumen), como se muestra en la figura.

La presión ejercida por un fluido sobre una superficie en contacto con él es causada por colisiones de moléculas del fluido con la superficie; pero si se ejerce una presión sobre un fluido esta se transmiten por todo el líquido, esa presión que se ejerce sobre el interior del recipiente y por el líquido nos la explica el Principio de Pascal: ”Una presión externa aplicada a un fluido se transmite únicamente a través del volumen del fluido” Esto lo podemos observar en la siguiente figura. F

Debido a la forma como se transmite la energía en los líquidos, ésta se ha aprovechado para obtener una mayor fuerza al aplicarle una pequeña, como en la prensa hidráulica ejemplo de ésto tenemos los sillones de los dentista o en la gato hidráulico, en donde aplicas una fuerza pequeña y puedes subir a una persona o a un coche.


FÍSICA II

O

UqdEu Yv Ds SAheda

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EEJJEEMMPPLLO

na de las aplicaciones mencionadas es el gato hidráulico o prensa hidráulica: es una máquina ue sirve para amplificar el efecto de las fuerzas: consiste en dos recipientes comunicados dentro e los cuales operan dos émbolos de distintas superficies, como lo vemos en la figura anterior. ste mecanismo lo tenemos también en los sillones de los dentistas únicamente que ahí el fluido tilizado es el aire.

a habíamos mencionado que en la presión de los fluidos afecta la densidad y también la iscosidad ahora veamos estos dos conceptos:

ensidad o masa volumétrica: es el cociente que resulta de dividir la masa de una porción de la ustancia de que se trata entre su volumen.

i recuerdas la presión que ejerce un liquido dependen de la densidad viscosidad y profundidad. hora haz un poco de memoria cuando te metes en una alberca, se siente como el agua te empuja acia arriba, y no sólo a ti sino que a cualquier objeto, por ejemplo si metes una pelota de esponja sta flota pero si la quieres hundir está te empuja hacia arriba. Esto es lo que no dice el principio e Arquímedes: “Todo cuerpo sumergido en un fluido, recibe este un empuje vertical hacia rriba e igual al peso del fluido que desaloja” .

l principio no sólo se aplica a fluidos dentro de un tubo sino en general, si trabajamos con el ire en cuanto le aumentas la velocidad a éste, disminuye su presión. Para ejemplificar lo antes encionados veamos un experimento y una aplicación : xperimento

ara realizarlo sólo necesitas un tubo de papel higiénico casi terminado, debes colocarlo frente a ti n forma horizontal a la altura de tu boca y comienza a soplar procurando que el aire este dirigido acia la superficie del tubo. Ahora observa los siguientes dibujos

n cuanto tu soplas el papel se comienza a elevar y esto se debe a que disminuiste la presión que jerce el aire sobre el papel, este es el principio de las alas de los aviones.


FÍSICA II

La forma que tiene las alas se debe a que así se aumenta la velocidad del aire y disminuye la presión esto empuja hacia arriba las alas y permite la elevación de los aviones.

45.- Se tiene un cuerpo que flota sobre un líquido; que pasará si cambia su masa: 46.- ¿A qué se debe la forma esférica de las gotas de roció? 47.- Al comparar la velocidad de flujo entre glicerina y agua, es... 48.- ¿Cómo es la forma de fluido cuando hay presión hidrostática? 49.- El principio de Arquímedes afirma que... 50.- El principio de Bernoulli indica que.... 51.- La velocidad de un liquido influye en... La siguiente figura nos indica la forma de las alas de un avión

52.- Explica por que la forma de las alas de los aviones e indica si es semejante a las de un pájaro


FÍSICA II

N
IV. HOJA DE COTEJO DE EVALUACIÓ
RETROALIMENTACION Y VERIFICACION DE APRENDIZAJE

FISICA II

Nº RESPUESTA RETROALIMENTACION 1 El cociente del trabajo de y salida

el trabajo de entrada se le llama eficiencia.

Con la eficiencia sabemos que tanto nos ayuda la máquina a realizar un trabajo es decir del trabajo que le introduces cuanto te entrega.

2 No , por que puede recibir poco trabajo y tener poca fricción.

Por que puede recibir una mayor cantidad de trabajo pero a su vez, perder gran cantidad de energía por fricción, en el sistema.

3 Mayor eficiencia Con menor esfuerza realizar mayor trabajo. 4 En la primera acción hay menor

disipación de energía que en el segundo.

Con el tipo de superficies hay mayor fricción en el cemento por lo tanto hay más perdida de energía en el ambiente.

5 Una gran perdida de energía. Por la fricción provocada por la llanta contra el piso, hay una gran disipación de la energía en el ambiente.

6 El globo tiende a elevarse Las moléculas del aire se separan al tienen mayor movimiento por lo que tienden a elevarse.

7 Se separan por aumentar su movimiento al imprimirle calor, por lo que se vuelve líquido.

Al elevar la temperatura a las moléculas del sólido estas tienden a separase por el movimiento y comienza a cambiar de estado a líquido.

8 e = Ws/We Primero tienes que comparar el trabajo de salida con el de entrada verificando que el de salida es menor que el de entrada para realiza la división y así obtener la eficiencia.

9 Tenga poca fricción. Entre mayor sea la fricción hay más pérdida de energía , si el sistema tiene mucho rozamiento se calienta y el calor se pierde en el ambiente.

10 El punto de congelación y punto de ebullición del agua.

A nivel del mar el agua se congela a 0º y comienza a hervir a los 100º.

11 ºKelvin Una de las escalas más utilizadas sobre todo en la industria son los grados Kelvin.

12 No entra ya que el calor dilata el metal .

Al calentar las moléculas del metal estas comienzan a tener mayor movimiento y se comienzan a separar por eso es que tiene una dilatación el metal.

13 Tenga mayor fricción Cuando hay fricción hay perdida de energía en forma de calor

14 Al trasmitir energía en menor tiempo

Para obtener la potencia de una máquina hay que tomar en cuanta, que energía se transmite y el tiempo.

15 P = 4.2 kwatt Para obtener la potencia de una máquina hay que tomar en cuanta, que energía se transmite y el tiempo.




FÍSICA II

18 No, por que se utilizaron distintos calentadores

De acuerdo al material que se utiliza varia la potencia del calentador.

19 No, por que utilizaron distintos tiempos.

Auque se llegara a la misma temperatura se utilizó distinto tiempo para igualarlas.


21 P = 3.4 watt Para obtener la potencia de una máquina hay que tomar en cuanta, que energía se transmite y el tiempo.

22 Ti = 4.28 ºC De nuestra formula = 4.2 m(Tf-Ti) se hace el despeje.

23 k = kJ/kgºC

Calculando primero energía interna del agua y después se iguala con la energía interna del Ni para despejar a la constante k.

24 Transferencia de energía de mayor a menor

Cuando hay intercambio de energía generalmente la mayor tiende ha irse hacia la menor.

25 Una parte de le energía es usada para perforar la pared y otra en forma de calor por fricción.

No se aprovecha toda la energía ya que una parte se pierde por la fricción.

26 fierro-vidrio- plástico Los metales son mejores conductores de la energía que los plásticos ya que estos se consideran aislantes.

27 La vela calienta al aire y éste comienza a subir provocando que se mueva el rehilete.

Cuando un fluido se calienta, tiende a subir y el frió a bajar a esto se le conoce como corrientes de convección.

28 Ei = -45.57 KJ Se sacaron las dos energía del agua y después se identifico hacia donde se transmitía solo recuerda que va de mayor a menor.

29 Una disminución de energía interna

Al ir bajando la temperatura de un cuerpo también disminuye el movimiento de las moléculas por lo tanto se tiene una disminución de energía interna

30 Disminuye Al ir enfriado las moléculas van deteniendo su movimiento y se van juntando, provocando menor fuerza hacia el recipiente.

31 Convección ascendente Cuando un fluido se calienta, tiende a subir y el frió a bajar a esto se le conoce como corrientes de convección.

32 Se reduce la presión del popote Al sacarle el aire al popote que empuja es el líquido y tiende a subir.

33 El vació que los une Como no hay aire dentro entonces en aire exterior empuja las semiesferas

34 Aumenta. Al ir introduciendo aire al globo vas aumentando la presión, aunque aquí también se aumenta el volumen debido al tipo de material.

35 implota Se provoca una explosión hacia adentro; a esto se le conoce como implosión y también se escucha un ruido.

36 Vf = 262.03cm3 Al gas se le disminuye la presión aumenta su volumen.


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37 Al aumentar la altura disminuye la

presión lo que evita que se rompa el vidrio.

A mayor altura hay es menos la cantidad de aire por lo tanto disminuye la presión atmósferica.

38 La expansión y contracción de los gases.

Al aumentar la temperatura se calienta y se separan las moléculas provocando que se eleven y al enfriarse se contraen las moléculas y tienden a bajar.

39 Se ejerce mayor presión. Entra mayor se la fuerza y menor el área aumenta la presión.

40 El gas Sus moléculas se encuentran más separadas 41 El gas a baja temperatura Si bajamos la temperatura disminuye el

movimiento de las moléculas y se acercan. 42 Disminuye Al aumentarle la presión a un gas debido a la

separación de las moléculas estas juntan por lo tanto disminuye el volumen.

43 Isovolumétrico El calor va en aumento como pasa el tiempo pero el volumen no cambia.

44 Isovolumétrico Disminuye la presión y el volumen sigue igual. 45 Sigue flotando Cuando flota un cuerpo no influye la masa sino la

densidad de este. 46 La tensión superficial. Por la presión del aire y la presión del líquido se

forma una barrera entre estas llamada tensión superficial

47 Más alta la del agua. Es más viscosa la glicerina por lo tanto tienen una velocidad baja en comparación con el agua.

48 De forma elíptica Debido a la adhesión de las sustancias. 49 Empujan al cuerpo que se

introduce en él. Al meter un cuerpo en el agua esta tiende a empujarlo, lo notas al meterte a una alberca.

50 Donde la velocidad de un líquido es elevada, la presión es baja, y donde la velocidad de un líquido es baja la presión es elevada.

Si regresa a tu fascículo confirmaras que es el Teorema de Bernoulli.

51 La presión que ejerce sobre el ducto.

Entre mas rápido va el agua menos presión ejerce en el tubo, y se tiene menor desgaste.

52 Aumenta la velocidad del aire disminuye la presión .

La forma es aerodinámica y esto aumenta la velocidad del aire esto se vio en el Teorema de Bernoulli


FÍSICA II

VV.. EEVVAALLUUAACCIIÓÓNN MMUUEESSTTRRAA


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INSTRUCCIONES GENERALES Este cuadernillo contiene reactivos que al resolverlos conforman tu evaluación final de acreditación, de la asignatura: Esta evaluación nos permitirá (a tí y a nosotros) saber el grado en que has alcanzado el propósito de la asignatura (nota valorativa I, A, B, C), de tal manera que si tu nota es positiva (A, B, C) ésta será considerada para tu calificación final, pero si llegase a ser insuficiente (I), sólo te informaremos de los objetivos que aún no dominas, sin considerar la nota obtenida para tu calificación de la asignatura. Antes que inicies la resolución de esta evaluación, es conveniente que sigas estas recomendaciones: I. Este cuadernillo debe servirte ÚNICAMENTE para leer los reactivos, por ello no hagas NINGUNA anotación en él. EVITA QUE SE TE SUSPENDA LA EVALUACIÓN. II. Realiza una lectura general de todas las instrucciones para que puedas organizar tu trabajo. III. Además del cuadernillo, debes tener una HOJA DE RESPUESTAS en la que debes anotar,

primero tus datos personales (nombre, matrícula, centro) y de la asignatura (clave, número de fascículo o global), así como las respuestas. IV. La HOJA DE RESPUESTAS presenta en cada una de las preguntas siete opciones posibles: 1 A B C D E V F 2 A B C D E V F

La forma de contestarla deberá ser la siguiente: * En los casos en que se te presenten preguntas de OPCIÓN MÚLTIPLE o de RELACIÓN DE

COLUMNAS sólo rellenarás con lápiz del No. 2 ó 2 ½ una de las opciones, por ejemplo: 2. Es elevarse de los casos o fenómenos específicos a conceptos o enunciados más amplios que los abarquen o los expliquen. a) Introducción. b) Generalización. c) Ejemplificación. d) Desarrollo de la teoría. e) Planteamiento del problema. 1 A B C D E V F 2 A B C D E V F


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Relaciona las dos columnas e indica en tu hoja de respuestas la letra que señala el nombre de cada una de las expresiones algebráicas que aparecen del lado izquierdo. 3. 3x4 - 3x2 a) Monomio. 4. 16x4 - 12x3 + 17x b) Binomio. 5. 32xy - 5x2 + 6x - 13 c) Trinomio. d) Polinomio. 3 A B C D E V F

4 A B C D E V F

5 A B C D E V F

* En el caso que se te presenten reactivos de VERDAD “V” y FALSO “F”, sólo rellenarás con

lápiz del No. 2 ó 2 ½ una de las opciones de “V” o “F”, por ejemplo: El compendio fascículo 1 de Química III aborda los conceptos de fermentación y sus

aplicaciones, con respecto a la caracterización de las fermentaciones; marca la letra “V” si es VERDADERA o la letra “F” si es FALSA, cada una de las siguientes aseveraciones.

6. La fermentación láctica es un proceso que se realiza en ausencia de oxígeno. 7. En un proceso fermentativo se libera energía que en su mayoría se desprende como calor. 6 A B C D E V F 7 A B C D E V F

V. Asegúrate de que el número del reactivo que contestas corresponda al mismo número en la hoja de respuestas.


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Ahora te corresponde contestar un examen muestra sin que utilices la retroalimentación , esto quiere decir que es una evaluación semejante a las reales, con la cual vas a verificar como te has preparado para tu examen, si al terminarlo y te evalúas revisando las respuestas y no obtienes una calificación aprobatoria lee nuevamente el fascículo y contesta nuevamente la retroalimentación y verificación de aprendizaje que está en la sección anterior.

11

Elece C 1 2 3 4p


n el compendio fascículo 1 esta formado por dos unidades en la primera unidad, estudiaste a transferencia de energía en forma de calor, que trae como consecuencia la modificación n su energía interna en el movimiento de sus moléculas y en su temperatura, así omprendiste la relación entre el calor, la fricción y la disipación de energía; con base en llo aprendiste a calcular la eficiencia de una máquina mecánica

ontesta las siguientes preguntas eligiendo el inciso correcto en tu hoja de respuestas.

.- Para que una máquina fuera ideal necesitamos ...

a) que el trabajo de salida sea mayor que el trabajo de entrada. b) que el trabajo de entrada sea mayor que el trabajo de salida. c) que el trabajo de entrada sea igual al trabajo de salida. d) que el trabajo de salida sea menor que el de entrada.

.- En la realidad una máquina nos entrega...

a) mayor trabajo que el que recibió. b) menor trabajo del recibido. c) igual trabajo al que recibió.

.- Calcular la eficiencia de una polea que recibe un trabajo de 320 J y entrega un trabajo de 200J.

a) 30 %. b) 55 %. c) 62 %. d) 80 %.

.- Al entrar en funcionamiento una máquina se le entrega un trabajo de 420 J y pierde una energía or fricción de 156 J. Calcula el trabajo que entrega y la eficiencia de la máquina.

a) Ws = 120 e = 28 %. b) Ws = 220 e = 42 %. c) Ws = 264 e = 62 %. d) Ws = 350 e = 83 %.


FÍSICA II

Contesta las siguientes preguntas con F si son falsas o con V si son verdaderas. 5.- Una máquina pierde eficiencia por el rozamiento ( ) 6.- La eficiencia de una máquina aumenta si disminuimos la fricción. ( ) .- Una máquina nos entrega mayor trabajo si hay demasiada fricción. ( ) UNIDAD 2 . En la siguiente unidad aprendiste a medir la cantidad de energía que se transmite a una determinada masa de agua, por los calentadores químicos, eléctricos y solares, además a calcular la potencia de transmisión de energía y valorar el costo económico de los combustibles que se utilizan cotidianamente. 8.- La energía en una máquina se pierde generalmente en forma de... a) eficiencia. b) potencia c) trabajo. d) calor 9.- Por que no existe el movimiento perpetuo a) potencia. b) fricción. c) trabajo. d) calor 10.- Si una fresadora entrega un trabajo de 632 J en ½ h ¿Cuál es su potencia? a) 0.136 Watt. b) 0.289 Watt. c) 0.351 Watt. d) 0.456 Watt. 11.- Cuantos J tiene un Kw-h

a) 0.036 x 104. b) 0.036 x 105. c) 3.6 x 103. d) 3.6 x 105. 12.- A una tina con 20 lt de agua se le dejo que la calentara el sol durante 5 h, al comenzar el proceso la temperatura del agua era de 18º C y llegó a 27º C ¿Qué cantidad de energía fue transmitida? a) 535 KJ. b) 756 KJ. c) 973 KJ. d)1120 KJ.


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13.- Para calentar 130 kg de agua se utilizó una parrilla eléctrica que transmitió 33 kJ durante 15 min ¿Cuál es la potencia de la parrilla ? a) 0.036 kw. b) 1.056 kw. c) 1.980 kw. d) 2.001 kw. Contesta las siguientes aseveraciones con F si son falsas y con V si son verdaderas. 14.- La eficiencia es la rapidez con que una máquina realiza trabajo. ( ) 15.- La potencia de una máquina la podemos calcular dividiendo el trabajo de salida entre el trabajo de entrada. ( ) Contesta la siguientes preguntas eligiendo el inciso correcto 16.- Es un ejemplo de un calentador eléctrico. a) un mechero. b) una parrilla. c) una estufa. d) una lupa. 17.- ¿Cuál es la unidad de la potencia? a) Newton. b) Pascal. c) Joule. d) watt. 18.- Para calentar 800 kg de agua de 12 º a 75º C se quemaron 120 kilos de gas ¿Cuál es la energía que transmitió el gas? a) 097310 kJ. b) 123750 kJ. c) 113210 KJ. d) 211680 KJ. 19.- Con una celda solar se calentaron 28 kg de agua de 22º a 65º e n 258 s, la potencia de la celda solar es ... a) 19.6 kw. b) 28.9 kw. c) 39.2 kw. d) 45.6 kw. 20.- Para calentar 60 kg de agua se utilizan 10 min, la temperatura era de 18º y llego a 80º ¿Cuál es la potencia del calentador? a) 18 kw. b) 26 kw. c) 37 kw. d) 45 kw.


FÍSICA II

22

Aatdm C 2 C 2 Pt

2dqc 2e


l leer el compendio fascículo 2, aprendiste a calcular la ∆Ei, para el agua y los metales, demás aprendiste que sustancias transmiten más rápidamente el calor y como ocurre esta ransferencia en los líquidos, sólidos y gases así como la relación que tiene con el principio e la conservación de la energía.. Comprendiste además como ocurren los fenómenos etereologicos explicándolos en función de la transferencia de calor

ontesta la siguiente aseveración con F si es falsa o con V si es verdadera.

1.- Cuando hay intercambio de energía el agua fría trasmite energía al agua caliente. ( )

ontesta las siguientes preguntas elige el inciso correcto en tu hoja de respuesta.

2.- ¿Por que hierve podemos hacer hervir el agua con la nieve

a) Por que hay poca presión el frasco y entre menor presión el agua hierve más rápido. b) Hay mucha presión en el frasco y esto provoca que hierva el agua. c) Por que la nieve calientan el agua. d) Por que la nieve enfría el agua.

ara resolver los siguientes tres problemas debe de utilizar la información de la siguiente abla.

Capacidades térmicas especificas

CET (kJ/kg C)

Plata Aluminio Cobre Hierro Plomo

0.212 0.900 0.398 0.477 0.131

3.- Se introducen 3 k g de plomo con 18 ºC, en ½ lt de agua que tenia una temperatura de 49ºC espués de 10 min se tomo nuevamente la temperatura que fue de 44ºC , lo anterior se debe a ue existe un equilibrio térmico entre los dos materiales. Con los datos anteriores calcula la apacidad térmica del plomo.

a) 0.131. b) 0.212. c) 0.398. d) 0.477.

4.-Para realizar un plato de aluminio con forja se utilizan 450g de material al que necesitamos levar su temperaturas de 20º a 245 ºC, ¿Cuál es la energía interna necesaria?

a) 345.78 KJ. b) 911.25 KJ. c) 1425.34 KJ. d) 2908.25 KJ.


FÍSICA II

25.- En Santa Clara del Cobre realizan sus artesanías calentando el material de 18º a 89º y golpeando con un martillo, si quieren realizar un cazo pequeño utilizan 1 ½ kg de cobre. ¿Cual es la energía interna que se trasmite? a) 16.23 KJ. b) 24.56 KJ. c) 38.90 KJ. d) 42.38 KJ. 26.- Cuando hay transmisión de energía de agua caliente una figuras de hierro, esta se trasmite de ... a) no hay transferencia de energía. b) hay igual desplazamiento. c) del agua al hierro. d) del hierro al agua. Observa la siguiente figura esta representa el ciclo del agua

27.- A que se debe que el agua suba en forma de vapor a) la energía que la transmite la tierra.

b) la energía que le transmite el sol. c) el agua tiene su propia energía. 28.- Cuando estamos calentado una olla de agua con una fuente de calor pequeña. El desplazamiento del fluido procedente de las partes calientes a causa de la variación de densidad se debe a ... a) las corrientes de convección. b) a la evaporación del líquido. c) a la viscosidad del líquido. d) al punto de ebullición.


FÍSICA II

Observa la siguiente figura

29.- En la figura anterior si te fijaste el pajarito esta esponjado a que se debe: a) mantener aire entre las plumas que actúa como un aislante térmico. b) el aire se las levanta provocando que tenga más frió. c) Se calienta al inflar las plumas. d) Evita que entre el aire 30.- Cuando una persona tiene frió es por que... a) cede calor rápidamente hacia el ambiente. b) cede calor por medio del sudor. c) debe absorber calor del suéter. d) cede calor paulatinamente.

33

Apsgt 3 3


l revisar el compendio fascículo 3 te diste cuenta que se divide en dos unidades en la rimera unidad estudiaste los efectos de la elasticidad del aire, el concepto de presión, us métodos de medición y su unidad de medida; la relación que presenta la presión de un as con su volumen y su temperatura. Con esto lograste identificar algunos de los procesos

ermodinámicos y como se construyo la escala centígrada y la absoluta.

1.- Al colocar un líquido en un recipiente este....

a) ejerce presión en las paredes laterales de un recipiente. b) ejerce una presión en todas las paredes del recipiente. c) ejerce presión únicamente en el fondo del recipiente. d) ejerce presión únicamente hacia arriba.

2.- Cuando esta utilizando un vaso de unicel estas aplicando un proceso termodinámico cual es...

a) isovolumétrico. b) isotérmico. c) adiabático. d) isobárico.


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33.- Es un ejemplo de un proceso isovolumétrico a) llenar un tanque de gas. b) un vaso de unicel.

c) Al inflar un globo. d) la atmósfera. 34.- De los siguientes ejemplos indica cual es un proceso isobárico. a) un vaso de unicel. b) un tanque de gas. c) al inflar un globo. d) la atmósfera. 35.- La presión absoluta es el resultado de a) presión atmosférica / presión manométrica. b) presión manométrica + presión atmosférica. c) presión manométrica x presión atmosférica. d) presión manométrica / presión atmosférica. 36.- La presión atmosférica es la presión que ejerce ... a) tu ejerces. b) un sólido. c) el agua. d) el aire. 37.- Por que cuando tienes una lata con un líquido debes de hacerle dos perforaciones, ya que al entrar el aire ... a) disminuye la viscosidad del líquido. b) aumenta la densidad del líquido. c) impide que salga el líquido. d) empuja el líquido. 38.- Cuando le aumentas la temperatura a un gas... a) Disminuye su punto de ebullición. b) disminuye su viscosidad. c) aumenta su densidad. d) aumenta su volumen. 39.- Por que los aviones pueden volar.. a) al disminuirle la velocidad del aire disminuye la presión en las alas. b) al aumentar la velocidad del aire disminuye la presión en las alas. c) al disminuirle la velocidad del aire aumenta la presión en las alas. d) al aumentar la velocidad del aire aumenta la presión en las alas.


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40.- Cuando tiene la presión arterial alta te mandan a nivel del mar para... a) al aumentar la presión atmosférica disminuye la velocidad del torrente sanguíneo. b) al aumentar la presión atmosférica aumenta la velocidad del torrente sanguíneo. c) al disminuir la presión disminuye la velocidad del torrente sanguíneo. d) al disminuir la presión aumenta la velocidad del torrente sanguíneo. UNIDAD 2 En la unidad dos estudiaste como ocurren las transmisiones de energía y presión, a través de los fluidos, la importancia de ellos en nuestra vida cotidiana y los fenómenos que se relacionan con estos. 41.- Si le aumentamos la velocidad a una corriente de agua en un tubo... a) disminuye la presión en el tubo b) aumenta la presión en el tubo. c) aumenta el volumen del tubo. d) no hay cambio en la presión. 42.- Al introducir un cuerpo en un recipiente con agua este tiende a tener un empuje hacia arriba esto lo dice el principio de ... a) Arquímedes. b) Bernoulli. c) Pascal. d) Boyle. 43.- ¿Qué es la viscosidad de un fluido? a) el empuje que tiene un cuerpo hacia arriba. b) oposición tiene que en un cuerpo a fluir. c) facilidad con que se mueve un cuerpo. d) resistencia de un cuerpo a romperse. 44.- Por que en los vasos comunicantes aunque tengan distintas formas y volúmenes siempre tiene el mismo nivel. a) por la presión atmosférica. b) tienen la misma capacidad. c) por la fuerza de gravedad.. d) tienen el mismo volumen . 45.-Se tiene un bloque de sal que tiene un volumen de 67 cm3 y una densidad de 2.17 g/cm3. Calcular la masa

a) 10 234 kg. b) 12457 kg. c) 14539 kg. d) 17092 kg.


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46.- Los tinacos de los baños se encuentran en lo alto por... a) Para que tenga una distancia de la regadera. b) Por la presión que ejerce el líquido. c) Por el volumen del tinaco. d) Por la densidad del agua. 47.- Con un gato hidráulico logramos subir a un automóvil por que a) Aplicamos una fuerza pequeña a un líquido y podemos obtener una gran fuerza. b) Al pisar el gato hidráulico estamos aplicando una gran fuerza a través del líquido. c) Al ejerce una presión sobre un área aumentamos el volumen del área. d) Al impulsar el gato hidráulico hay un cambio de presiones. 48.- Al estar en una alberca siente que no pesas por... a) el empuje que ejerce el agua sobre ti. b) la fuerza de atracción de la tierra. c) la viscosidad del agua. d) la densidad del agua. 49.- Cuando hablamos de las velocidades que deben tener las tuberías no basamos en el principio de a) Arquímedes. b) Bernoulli. c) Pascal. d) Boyle.. 50.- El principio que nos dice que para aumentar la velocidad de un tubo necesitamos hacer más estrecho el conducto es a) Arquímedes. b) Bernoulli. c) Pascal. d) Boyle.


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5.1 HOJA DE RESPUESTA


FÍSICA II


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A

5.2 HOJA DE COTEJO DE LA EVALUACIÓN MUESTR

COMPENDIO FASCÍCULO 1

11 CC 22 BB 33 CC 44 CC 55 VV 66 VV 77 FF 88 DD


99 BB 1100 CC 1111 CC 1122 BB 1133 AA 1144 FF 1155 FF 1166 BB 1177 DD 1188 1199

DD AA

2200 2211 2222 2233 2244 2255 2266 2277 2288 2299 3300 3311

BB FF AA AA BB DD DD BB AA AA AA BB


3322 3333 3344 3355 3366 3377 3388 3399 4400 4411 4422 4433 4444 4455 4466 4477 4488 4499 5500

CC AA DD BB CC DD DD BB AA AA AA BB AA CC BB AA AA BB BB


FÍSICA II

BIBLIOGRAFIA

ALVARENGA Y MÁXIMO. Física General. Harla, México, 1983 PAUL E. TIPPENS. FISICA Conceptos y Aplicaciones. McGraw-Hill, México, 1986 RESINICK / HALLIDAY/ KRANE. FISICA CECSA, México, D.F., 1996 FELIX / DE ORYABAL. Lecciones de Física. Continental S.A México D.F. 19 STOLLBERG/FITCH. FISICA Fundamentos y Fronteras . Publicaciones Cultural S.A México D:F

1978. Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de

Enseñanza Abierta. Física II (Trabajo y Energía Interna) , Fascículo 1, Ed. imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1993.

Colegio de Bachilleres, Dirección de Planeación Académica, Coordinación del Sistema de

Enseñanza Abierta. Física II (Transferencia de la Energía Interna) , Fascículo 2, Ed. imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1993.


Enseñanza Abierta. Física II (Procesos de Energía Interna) , Fascículo 3, Ed. imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1993.


Enseñanza Abierta. Física II (Presión y Energía en Fluidos) , Fascículo 4, Ed. imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1993.


Enseñanza Abierta. Física II (Transmisión de presión y Energía en Fluidos) , Fascículo 5, Ed. imprenta Ajusco, S.A. de C.V., México D.F. 1993.


profesor: dalton morales · pdf filearea: fisica año. 2012. física ii...

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