Actividades de exploración

INSTITUCION EDUCATIVA COLEGIO NUESTRA SEÑORA DEL ROSARIO
Resolución 004852 Nov. 30 de 2011
CODIGO DANE: 154128000019 NIT: 807’005.884-4
GUIA DESARROLLO SEMANAL UNDECIMO GRADO
IDENTIFICACIÓN
AREA: Ciencias naturales.
ASIGNATURA: Física.
GRADO. Undécimo.
TEMA: Calor y temperatura
PERIODO: Segundo
DOCENTE. Juan Gabriel Chacón c.
UNIDAD: Termodinámica
Estándares


Explico aplicaciones tecnológicas del modelo de mecánica de fluidos.
Propongo y sustento respuestas a mis preguntas, y las comparo con las de otros y con las teorías científicas
Indicadores de desempeño



Define de forma clara la densidad de los cuerpos y fluidos
Halla la densidad de los cuerpos a partir de algunas características dadas
Resuelve problemas de la vida cotidiana con relación a la densidad de los cuerpos.
Contenido
Tema:





Calor y temperatura
Concepto de calor y temperatura
Calor y la variación de la temperatura
El equilibrio térmico
Transmisión de calor
Equilibrio térmico
 Actividades de exploración
Inicialmente se plantean problemas de la vida cotidiana por ejemplo, porque el agua y el aceite al mezclarse se separan,
por que el arrojar un tronco de 25 kg a una piscina y una roca de 10 gramos la roca se hunde y el tronco flota. Estos
interrogantes se plantean con el fin de introducirnos en el tema de densidades y presiones
BASE TEORICA

Concepto de calor y temperatura
Con frecuencia utilizamos los términos de calor y temperatura para describir eventos que observamos en la naturaleza, tales
como el estado del tiempo. Es importante que establezcamos la diferencia entre estos conceptos ya que tiende a ser
utilizados de manera inexacta.
Supongamos que durante el mismo tiempo calentamos con la misma estufa dos cantidades de agua diferentes que
inicialmente se encontraban en el mismo recipiente. Podemos comprobar que el aumento de la temperatura de la menor
cantidad de agua es mayor que el aumento de la temperatura de la mayor cantidad de agua. En este caso decimos que las
dos cantidades recibieron la misma cantidad de calor sin embargo el cambio de temperatura fue diferente.

La medida de la temperatura
El termómetro es el instrumento utilizado para medir la temperatura. Su funcionamiento se basa en dos hechos.

Las propiedades de los cuerpos cuando varia la temperatura
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
La temperatura de dos cuerpos en contacto
Algunos termómetros consisten en una columna de liquido (mercurio o alcohol) que aumenta su volumen cuando aumenta
la temperatura.
El termómetro mas conocido es el termómetro de mercurio.

Medida del calor
Para la medida del calor se establecieron dos unidades de medida.
La caloría (cal) que se define como la cantidad de calor que debe absorber un gramo de agua para que su temperatura
aumente en un grado centígrado.
En el sistema internacional la medida es el julio y la equivalencia entre la caloría y el julio es 1 cal = 4.186 j

Calor y la variación de la temperatura
Cuando se suministra calor a una sustancia, y como consecuencia se produce el aumento en la temperatura, la cantidad de
calor suministrado es directamente proporcional al aumento de la temperatura.
Cuando se suministra calor a diferentes masas de la misma sustancia y en todos los casos se produce el mismo aumento
de la temperatura, el calor suministrado es directamente proporcional con la masa de la sustancia.
Cuando se suministra calor a iguales masas de diferentes sustancias en las cuales se produce iguales aumentos de la
temperatura el calor suministrado depende del material del cual están construidas las sustancias.

Calor especifico
El calor específico de un material es la cantidad de calor que se debe suministrar a un gramo de sustancia para que su
temperatura aumente un grado centígrado.
El calor es una característica propia de la materia. Por ejemplo si se consideran dos masas iguales de sustancias con
diferente calor específico, para que la temperatura aumente la misma cantidad, más calor a la sustancia cuyo calor
especifico es mayor.
La unidad de calor específico en el sistema internacional de medida es el julio sobre kilogramo por kelvin, sin embargo,
se puede expresar también en calorías sobre gramo por grado centígrado.
Como hemos analizado, el calor Q suministrado o el calor cedido por la sustancia, para que se produzca aumento o
disminución en la temperatura dependen de tres factores.

De la masa del cuerpo

Del calor especifico ce

De la variación de la temperatura
De esta forma la cantidad de calor se expresa
Al analizar la expresión podemos observar que si, la temperatura aumenta el calor especifico es positivo. Esto significa que
cuando se suministra calor a una sustancia, el valor de dicho calor absorbido por la sustancia es positivo. Si la temperatura
disminuye el calor cedido por la sustancia es negativo
Sustancia
Agua
Aire
Alcohol etilioco
Aluminio
Cobre
Hielo
Hierro
Mercurio
Plata
Estaño
Cinc
Vidrio
Latón
Plomo
Calor especifico cal/g °c
1
0.24
0.6
0.22
0.09
0.53
0.12
0.03
0.056
0.055
0.094
0.199
0.094
0.031
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Ejemplo:
Comparar la cantidad de calor que se debe suministrar a 1000 g de agua para que su temperatura varié de 40°c a
70°c , con la cantidad de calor que se debe suministrar a 1000 g de hierro para que su temperatura varié entre los
mismos valores.
Solución.
En el caso del agua según las condiciones establecidas, tenemos:
(
)
La cantidad de calor que se debe suministrar a 100g de agua es de 30000 cal.
En el caso del hierro varia e valor del calor especifico
(
)
La cantidad de calor que se debe suministrar a 1000 g de hierro es de 3600 cal.
Como podemos observar aun cuando se trata de la misma cantidad de masa y el mismo aumento en la
temperatura, el hierro requiere menor cantidad de calor para elevar la temperatura.

Equilibrio térmico
Cuando ponemos dos cuerpos en contacto con diferentes temperaturas, después de determinado tiempo alcanzan la misma
temperatura. En este caso se dice que los dos objetos alcanzan el equilibrio térmico.
Si los cuerpos en contacto no están a la misma temperatura es porque no a han alcanzado el equilibrio térmico.
Durante el tiempo que transcurre mientras los dos cuerpos alcanzan el equilibrio térmico se transfiere calor desde el cuerpo
de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura.
Es decir que el cuerpo cuya temperatura inicial era menor absorbe calor mientras que el cuerpo que tenía mayor
temperatura libera calor. La cantidad de calor liberada y absorbida es de igual magnitud.
Ejemplo:
Para el calor cedido por el plomo
(
Para calcular el calor específico del plomo se toma
una pieza de 100g de dicho material a una
3
temperatura de 97°c y se introduce en 200 cm de
agua a 8°c contenidos en un vaso de icopor, el cual
es aislante. Una vez agita el agua con la pieza de
metal en su interior, la temperatura se estabiliza en
9.4° calcular el calor específico del plomo.
Solución.
La masa de 200cc de agua es de 200g , debido a que
3
la densidad del agua es 1g/cm . el calor absorbido
por el agua es Qabs es:
(
)
(
)
(
Ya que el calor cedido y absorbido son iguales
entonces:
El calor específico del plomo es 0.032.
Y podemos observar que aunque el calor absorbido
es igual al calor cedido el cambio de temperatura
entre las dos sustancia es distinto.
 Apropiación del conocimiento
I.
Verifica conceptos
1.
2.
tenemos.
)
)
Siempre que un cuerpo recibe calor, ¿aumenta su temperatura?
Si un cuerpo pierde calor ¿disminuye su temperatura?
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3.
Se introduce un trozo de hielo de -210°c de temperatura en una cámara al vacío herméticamente
cerrada, cuyas paredes son aislantes. La cámara esta provista de un bombillo. si el bombillo esta
apagado, la grafica que representa mejor , la temperatura del hielo en función del tiempo es:
T
T
t
T
t
T
t
4. Completa la tabla y expresa la diferencia de temperaturas
Tinicial
T FINAL
k
°C
K
°C
100
200
273
300
300
30
230
200
t
°C
K
II.
Escribe falso o verdadero en casa frase según corresponda y justifica la respuesta.
1. Cuanto mayor es la masa de un cuerpo, mayor es el calor especifico de la sustancia que lo forma
2. .
3. Si envolvemos con un abrigo de piel a un trozo de hielo, este se derrite más rápido debido a que la piel
calienta.
4. El calor es una medida de la energía cinética que poseen las moléculas que forman un cuerpo.
5. La unidad del calor especifico en el SI es de cal/g°c
III.
Analiza y resuelve
1. Si tres bolas de igual masa, de diferentes sustancias (cobre, plomo y estaño) que están a la misma
temperatura de 60 °c se colocan sobre una fina lamina de cera.
a. Que bola atravesara antes la lamina de cera.
b. Cual bola lo hará en último ligar. Justifica la respuesta.
2. Si llenas un globo con agua y lo pones en contacto con la llama que crees que sucederá.
3. Dos cafeteras de igual forma contiene cada una un litro de café a 70°c. una es de aluminio y la otra de
acero inoxidable. transcurridos dos minutos .de que cafetera servirás café? Transcurridos mucho tiempo
seria importante elegir una cafetera en particular?
4. una tiene contiene 50 l de agua a una temperatura de 70°c , cuantos litros de agua a 20°c se deben
añadir para obtener una temperatura final de 40°c
5. Una tina de agua contiene 50l de agua a 25°c. si el caudal del grifo es de 5 L/min. cuanto tiempo será
preciso abrir el grifo para que salga agua caliente a 80°c y conseguir una temperatura de 40°c.
6. Que cantidad de calor se debe suministrar a 200 g de aluminio para elevar su temperatura de 10°c a
40°c.
7. En un recipiente que contiene 400g de agua a 24 °c se deja caer un bloque de cobre 500g que se
encuentra inicialmente a la temperatura de 1410°c. cual es la temperatura de equilibrio del bloque y el
agua.
8. Que variación de temperatura experimenta un bloque de hierro de 100 g que absorbe 450cal.
9. En un recipiente que contiene 400g de agua 24°c de temperatura se deja caer un bloque de cobre a
temperatura de 500g que se encuentra inicialmente a la temperatura de 140°c. cual es la temperatura de
equilibrio del bloque y el agua.
10. Se colocan 100g de cierto material a una temperatura inicial de 100°c en un recipiente del mismo
material de 200g de masa que contiene 500g de agua a una temperatura inicial de 17.3 °c. si la
temperatura final de equilibrio es de 22.7°c. cuales el calor especifico del metal.
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TIEMPO: La guía se desarrollara en un tiempo aproximado de 6 horas de 50 minutos cada una
RECURSOS
o
o
Hipertexto Santillana 1
Guías de trabajo para desarrollar por parte del estudiante.
ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN
La evaluación será constante durante el proceso de acuerdo al desarrollo individual del
estudiante tanto en clase como en el trabajo en casa. Se cierra el proceso con una evaluación
escrita sobre el tema.
APOYO PEDAGOGICO
Los estudiantes que al finalizar el proceso, demuestren que aun presentan dificultades con el
desarrollo del tema tendrán la oportunidad de realizar un proceso de nivelación en horas de la
tarde con el desarrollo de nuevos procesos que permitan al estudiante asimilar de mejor y
mayor forma los conocimientos y adquiera las competencias establecidas para el tema.
Los horarios de nivelación serán acordados entre el estudiante y el docente con el fin de no
torpedear las actividades de ninguno de los dos.