transferencia de calor
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Transferencia de CalorTRANSCRIPT
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Captulo 8:
TRANSFERENCIAS DEL CALOR
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CALOR Y ENERGA INTERNA
La temperatura de las chispas es muy alta,
unos 2000 C. Eso equivale a mucha energa
por molculas en la chispa. Pero como hay
pocas molculas en la chispa, la energa
interna es pequea. La temperatura es una
cosa, y la transferencia de energa es otra.
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CALOR Y ENERGA INTERNA
Hay ms energa cintica
molecular en el balde lleno
de agua tibia, que en la
pequea taza llena de
agua ms caliente.
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As como el agua de las dos ramas del tubo en U busca
un nivel comn (donde las presiones sean iguales en
cualquier profundidad), el termmetro y su cercana
alcanzan una temperatura comn, a la cual la EC
molecular promedio sea igual para ambos.
CALOR Y ENERGA INTERNA
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Aunque a los dos recipientes se
agrega la misma cantidad de
calor, la temperatura aumenta
ms en el recipiente con menos
cantidad de agua.
CALOR Y ENERGA INTERNA
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MEDICIN DE CALOR
Una Kilocalora (kcal) eleva
la temperatura de 1 kg
de agua en 1 C.
Una calora eleva en 1 C la
temperatura de 1 gramo de agua.
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CAPACIDAD CALORFICA ESPECFICA
Al descender los pesos, las aspas agitan el agua y la energa
mecnica, o trabajo, se convierte en energa calorfica que eleva la
energa interna del agua. Por cada 4186 J de trabajo realizado, la
temperatura del agua aumenta 1 C por kilogramo. Por tanto,
4186 J equivale a 1 kcal. Aparato similar al utilizado por Joule
para determinar la equivalencia entre calor y trabajo.
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CAPACIDAD CALORFICA ESPECFICA
Para quien cuida su peso,
el man contiene 10
caloras; para el fsico,
desprende 10.000 caloras
( o 41.480 joules) de
energa cuando se
quema o se consume.
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CONDUCCIN
El piso de baldosa se siente ms fro que el de madera,
aunque los dedos estn a la misma temperatura.
Se debe a que la baldosa es mejor conductor de calor
que la madera, para que el calor pasa con ms facilidad
del pie y a la baldosa.
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Los depsitos de nieve sobre el techo de una casa muestran las zonas
de conduccin y de aislamiento. Las partes sin nieve muestran dnde se
fug el calor del interior, por el techo y fundi la nieve.
CONDUCCIN
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CONVECCIN
Corrientes de conveccin en el aire.
Corrientes de conveccin en el lquido.
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CONVECCIN
Hay un calentador en la punta del
tubo en forma de J sumergido en agua,
que produce corrientes de conveccin.
Estas se ven como sombras, causadas
por deflexiones de la luz en el agua
a distintas temperaturas.
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CONVECCIN
Exhala aire sobre la palma de la
mano con la boca bien abierta.
Ahora reduce la abertura entre
tus labios y sopla, para que el aire
se expanda al soplar. Notas la
diferencia de las temperaturas del
aire?
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Las molculas de una regin de aire que se expande
chocan con ms frecuencia con molculas
que se alejan que con molculas que se acercan.
En consecuencia, sus rapideces despus del rebote
tienden a disminuir y el resultado es que el aire en expansin se enfra.
CONVECCIN
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El vapor caliente se expande
al salir de la olla de presin y
se siente fro.
CONVECCIN
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Durante el da el aire caliente sobre
la tierra sube, y el aire ms fro
sobre el agua entra para
reemplazarlo.
CONVECCINCorrientes de conveccin debidas a calentamiento
distinto de tierra y agua.
Por la noche se invierte la direccin
del flujo del aire, porque el agua est
ms caliente que la tierra.
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RADIACIN
Clase de energa radiante
(ondas electromagnticas)
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RADIACIN
La longitud de onda de la radiacin se relaciona con su
frecuencia.
Se producen ondas de gran
longitud cuando se mueve una cuerda
con suavidad (a baja frecuencia).
Cuando se mueve con ms vigor
(alta frecuencia) se producen ondas
ms cortas.
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EMISIN DE ENERGA RADIANTE
Curvas de radiacin para distintas temperaturas.
La frecuencia para la mxima energa radiante
es directamente proporcional a la temperatura
absoluta del emisor.
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EMISIN DE ENERGA RADIANTE
Una fuente con baja
temperatura (fra)
emite principalmente
ondas largas,
de baja frecuencia.
Una fuente a
temperatura intermedia
emite principalmente
ondas de longitud
intermedia y
frecuencia intermedia.
Una fuente de alta
temperatura (caliente)
emite principalmente
ondas cortas, de
alta frecuencia.
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ABSORCIN DE LA ENERGA RADIANTE
Cuando se llena los recipientes con
agua caliente (o fra) el negro se
enfra (o se calienta) ms rpido.
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ABSORCIN DE LA ENERGA RADIANTE
La radiacin que entra a
la cavidad tiene poca
probabilidad de salir, porque la mayor
parte de ella se absorbe. Por esta
razn, la abertura de cualquier
cavidad nos parece negra.
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ENFRIAMIENTO NOCTURNO POR RADIACIN
El agujero en la caja se ve perfectamente negro y uno dira es
negro. Cuando en realidad se ha pintado de blanco.
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Las zonas de cristales de escarchas indican las entradas
ocultas a las madrigueras de los ratones. Cada cmulo de
cristales es aliento congelado de ratn!
ENFRIAMIENTO NOCTURNO POR RADIACIN
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LEY DE NEWTON DEL ENFRIAMIENTO
El vstago largo de una copa
de vino ayuda a evitar que el calor
de la mano caliente al vino.
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EL EFECTO INVERNADERO
El Sol caliente emite ondas cortas,
y la Tierra fra emite ondas largas,
radiacin terrestre. El vapor de agua,
el dixido de carbono y
otros gases de invernadero en la
atmsfera retienen el calor que de
otro modo irradiara la Tierra
al espacio.
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Los gases de invernadero de la atmsfera, principalmente vapor de agua y
dixido de carbono, son absorbentes selectivos con propiedades de absorcin
similares al vidrio que se usa en los invernaderos. La luz visible se transmite y
calienta la superficie terrestre, mientras que una parte de la radiacin
infrarroja que se retransmite se absorbe en la atmsfera y queda atrapada en
ella.
EL EFECTO INVERNADERO
Los invernaderos operan de
forma similar.
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ENERGA SOLAR
Los calentadores solares para agua se cubren con vidrio
para producir un efecto invernadero, que calienta todava
ms al agua. Por qu los colectores solares se pintan de
negro?
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CONTROL DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR
TERMO
Una buena forma de repasar
la transferencia de calor es
examinar un dispositivo que
inhibe los tres mtodos, y que
es la botella al vaco o termo.
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FIN