Energía calórica

Energía Calórica
Aplicada en Física
Benjamín Thompson determina
que el calor es un tipo de energía
Antes en el siglo XIX se creía que el calor era un
liquido que fluía desde los objetos
calientes a los mas fríos. Pero Benjamín
Thompson dice que el calor se produce
por el roce y cada cuerpo produce su
propio calor cuando sus moléculas están excitadas
o alteradas.
Aporte de James P. Joule, confirma
la existencia de energía calórica.
Joule comprobó esta teoría haciendo el siguiente
experimento: coloco una tetera a hervir pero tenia
dos paletas dentro, al hervir el agua se dio cuenta
que las paletas se movían por lo tanto realiza
trabajo la que lo califica como tipo de
energía.
Definición de energía calórica
Esta energía se produce al transmitirse el calor de
un cuerpo a otro, estos cuerpos
obviamente están a distinta temperatura
y el que tiene mas calor le transmite al
que tiene menos, hasta que queden
nivelados. Cuando el cuerpo recibe el
calor sus moléculas se van agitando.
Existen distintos tipos de conducción de esta
energía como: conducción, convección, radiación.
Tipos de conducción
• Conducción: el calor se mueve desde la punta
caliente del atizador a la fría.
• Convección: el agua calentada por la placa sube y el
agua fría baja para calentarse.
• Radiación: el calor atraviesa el espacio por rayos
infrarrojos.
Medición de la energía calórica.
Caloría: cantidad de calor entregado a 1gr de agua aumenta
su temperatura en 1° C, su símbolo es la caloría y
kilocalorías.
• Siglas de calculo: Julios/K o cal/C°
Calculo calor especifico:
Primero que nada debemos tener en claro algunos datos
como:
• El calor que se da o se quita es proporcional a la temperatura
• El calor que se da o quita a masas distintas tiene que ser
dependiendo de cada masa para que las 2 masas sufran la
misma variación de temperatura.
Problema, calculo calor.
Si tenemos 3 masas de la mismo material pero de
distintas masas(mI,mII,mIII) se les entrega calor
proporcional a su masa(qI,qII,qIII) se produce un
aumento de temperatura(tI,tII,tIII) tales que las
cantidades de calor están en proporción con cada
masa y su temperatura.
Ecuación:
Relación con los materiales.
•
•
•
•
Los materiales en que se aplica el calor tienen
reacciones diferentes, algunos cambian solo su
temperatura, otros su textura y su estado
(solido,liquido,gaseoso). Cambios de estado:
Solidificación: paso del estado liquido a solido.
Fusión: paso del estado solido a liquido.
Condensación: paso del estado gaseoso a liquido.
Evaporación: paso del estado liquido a gaseoso.
Ejemplos cotidianos de esta
energía.
La energía calórica se produce por el
movimiento de las moléculas y transformaciones de
energía (Ejemplo eléctrica a calórica).
1. En casa al encender la luz se produce calor.
2. Al frotarse las manos se produce calor.
3. Cuando se enciende el calefón.
4. Al encender la estufa.
5. Al cocinar. La energía calórica esta presente
siempre que exista trabajo o ficción.
Tablas y gráficos.
Cantidad de energía calórica ocupada en la casa.
40
34
35
31
30
23.4
25
20
15
18.9
17.2
19.4
Leña
Carbon
12.3
10
7.8
5
0
Energia usada en
comida
Conducto
chimenea
Chimenea y
paredes
Energia usada en
secado
Ejercicios de calculo.
Se usa un calentador de 500W de potencia, para calentar 1L de agua, llevándola
de los 20°C hasta los 100°C. ¿Cuál es el tiempo que se debe utilizar el calentador
para que el agua alcance los 100°C?
Respuesta:
Formula: Q= m*c* t m: masa c: calor especifico t: tiempo transcurrido
1L de agua posee una masa de 1Kg y el (c) del agua es aproximadamente
4.187 J/Kg-K. La energía calórica necesaria es:
Q=1Kg*4.187J/Kg-K*80K=334.960 J
Potencia, por definición, es trabajo por unidad de tiempo por lo que el tiempo
necesario para hacer llegar al agua a los 100°C es:
t= J/P
P (potencia)
t= 334.960J= 669.92s= 11min 10s
500W
Ejercicio de calculo
Un recipiente metálico, que contiene 200 g de agua hirviendo a la presión
atmosférica normal, se encuentra sobre un calefactor que suministra energía
calorífica con una potencia de 500 W. ¿En cuanto tiempo se evaporara toda el
agua del recipiente?
Respuesta:
Mientras el agua hierve, toda la energía captada es empleada para transformar el
agua líquida en vapor. Energía que se le llama calor latente.
El calor latente del agua a la presión atmosférica normal es 540 cal/g y la energía
necesaria para evaporar una cierta masa de agua es:
T= 38+273=311K
En nuestro caso que deseamos determinar el calor para evaporar 200 g de agua
escribimos:
Q= 200g*540 cal/g= 108.000 cal.
Fin.