Interacciones térmicas

Física II

1. Física fundamental 7839 Electrónica y Automatización Nombre: Tipanquiza Romel

2. Interacciones térmicas con variaciones de temperatura

3. Calor Es la Energía Térmica que se transfiere de un objeto a otro cuando entran en contacto mutuo, debido a una diferencia de temperaturas entre ellos. La dirección de la transferencia de la Energía Térmica es siempre desde la sustancia de mayor temperatura hacia la de menor temperatura (o sea desde la más caliente a la más fría). Cuando fluye calor entre dos objetos o sustancias que se encuentran unidas; se dice que están en CONTACTO TÉRMICO.

4. Calor específico La energía ganada o perdida en diversos procesos es el calor. Calor específico es la energía necesaria que la unidad de masa de un cuerpo ha de intercambiar con el entorno para variar su temperatura en un grado. El calor específico es característico para cada sustancia y, en el Sistema Internacional, se mide en julios por kilogramo y kelvin (J/( kg·K )). De acuerdo con la ley de Dulong y Petit , el calor específico molar de la mayor parte de los sólidos, a temperatura ambiente y por encima, es casi constante.

5. Caloría La caloría es una unidad muy práctica porque permite medir calor por su efecto térmico sobre el agua y resulta fácil de medir, esta unidad de medida tiene el defecto de ser diferente a las que utilizamos en el resto de la Física para medir cualquier incremento de energía. Una caloría equivale a una transmisión de 4,18 J de energía.

6. Calor cedido y calor absorbido El efecto mas inmediato de la transferencia de calor de un cuerpo a otro es el cambio de temperatura. La cantidad de calor que un cuerpo cede o recibe depende de tres factores: -La variación de la temperatura que se desea conseguir. -La masa del cuerpo que se caliente o en fríe. -La naturaleza del cuerpo. El calor cedido o absorbido por un cuerpo se puede medir por la expresión: Q = m· c· ( Tf-To )

7. Calor liberado La cantidad de calor liberado por una sustancia es proporcional al calor específico de la misma. La liberación de calor es una medida importante para varias industrias como la ingeniería de materiales, la química y la física.  

8. Capacidad calórica Como regla general, y salvo algunas excepciones puntuales, la temperatura de un cuerpo aumenta cuando se le aporta energía en forma de calor. El cociente entre la energía calorífica Q de un cuerpo y el incremento de temperatura T obtenido recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo, que se expresa como: La capacidad calorífica es un valor característico de los cuerpos, y está relacionado con otra magnitud fundamental de la calorimetría, el calor específico. Para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 ºC es necesario aportar una cantidad de calor igual a una caloría. Por tanto, la capacidad calorífica de 1 g de agua es igual a 1 cal/K.

9. El calorímetro El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Consiste en una vasija totalmente aislada del exterior, en la que se introducen las dos sustancias, generalmente una y la sustancia de la que se quiere calcular su calor específico. Va provisto de un termómetro y de un agitador para asegurar una buena mezcla.

10. Temperatura de equilibrio térmico Cuando dos sustancias a diferentes temperaturas se encuentran próximas, se produce entre ellas un intercambio de energía que tiende a crear el equilibrio térmico, que se produce cuando ambas temperaturas se igualan. Es decir: a mayor temperatura igual el calor absorbido por el cuerpo que estaba a menor temperatura. Si el proceso continúa, los dos cuerpos alcanzaran la misma temperatura llegándose al equilibrio térmico y cesando el flujo de calor entre ellos.

11. Variación de temperatura Al transferir energía mediante calor a una sustancia solida o liquida, aumenta su temperatura porque se incrementa la energía cinética de sus partículas. Cuando su energía cinética no puede aumentar más todo la energía absorbida se emplea en incrementar la energía potencial de las partículas, lo que debilita las fuerza de atracción entre ellas y produce un cambio de estado.

12. Tipos de variación de temperatura Variación diurna Se define como el cambio de temperatura entre el día y la noche, producido por la rotación de la Tierra. Variación estacional Esta variación se debe a la inclinación del eje terrestre y el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del sol. El ángulo de incidencia de los rayos solares varía, estacionalmente, en forma diferente para los dos hemisferios.

13. Variaciones con la Latitud La mayor inclinación de los rayos solares en altas latitudes, hace que éstos entreguen menor energía solar sobre estas regiones, siendo mínima dicha entrega en los polos Variaciones con los tipos de superficie En primer lugar la distribución de continentes y océanos produce un efecto muy importante en la variación de la temperatura, debido a sus diferentes capacidades de absorción y emisión de la radiación.

14. Procesos calorimétricos Que es la calorimetría: En un sentido amplio, la calorimetría se desarrolló históricamente como una técnica destinada a fabricar aparatos y procedimientos que permitieran medir la cantidad de calor desprendida o absorbida en una reacción mecánica, eléctrica, química o de otra índole.

15. Formulas Calor Q = calor transferido ∆E  = cambio de energía interna Como todo cambio ∆E es igual a la diferencia entre un estado final (E 2 ) y uno inicial (E 1 ), quedando:

16. Formulas CALORÍA (c) Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1°C. La relación entre calorías y joules es de: CALOR ESPECÍFICO La cantidad de calor Q que es necesario darle a una masa  m  de una sustancia para elevar su temperatura de T 1  a T 2  esta dada por la fórmula:

17. Conductividad térmica El calor se propaga en los materiales según la facilidad que éstos permitan hacerlo. En general, los materiales sólidos son los mejores conductores del calor (especialmente los metales), luego le siguen los líquidos y finalmente los gases, siendo éstos pésimos conductores del calor. La conductividad térmica de un material se halla por medio de la FÓRMULA DE  FOURIER .