Fisica General

Lección evaluativa No. 3.

Bienvenido a la lección evaluativa de la Unidad No.3: Fluidos y calor.

En esta lección encontrará una serie de lecturas que debe abordar comprensivamente para poder dar respuesta a los interrogantes planteados por cada lectura.

Esta lección no tendrá cronómetro, puede tomar el tiempo necesario para desarrollarla, igualmente puede retomar la lección en cualquier momento. Sin embargo esta lección solamente tiene dos intentos.

¡Qué disfrute la lectura!

Calor

Cuando dos objetos se encuentran en equilibrio térmico, éstos tienen la misma temperatura y no hay intercambio de calor entre ellos. si este intercambio se diera, cambiaría su temperatura.

Los cuerpos con la misma temperatura no intercambian calor porque estarían intercambiando energía.

El calor es energía en tránsito que se transfiere desde los cuerpos con alta temperatura a los cuerpos con una temperatura más baja.

Es importante resaltar que la energía interna de un sistema puede cambiar aún cuando no ser realice transferencia de energía por calor.

La energía interna es la energía de un sistema que está asociada con sus componentes atómicos cuando se visualiza desde un marco de referencia en reposo con respecto al objeto.

Equivalente mecánico del calor

James Prescott Joule diseñó un montaje experimental que consistía en unas paletas que giraban debido a que estaban unidas por medio de una cuerda a un cuerpo, dicha cuerda pasaba por una polea. Estas paletas estaban dentro de un recipiente que contenía agua.

Si se deja libre la masa, las paletas giran y efectúan trabajo mecánico sobre las moléculas de agua haciendo que aumente su energía cinética y por tanto la temperatura.

conociendo la masa y la distancia que desciende y aplicando el teorema de la conservación de la energía, se puede saber cuanto trabajo se efectuó sobre el agua y el termómetro indica cuanto se eleva la temperatura. Por otra parte, se puede calcular cuánto calor se debe entregar al agua para obtener esa misma variación de temperatura. De esta forma Joule encontró que:

1 cal = 4,18 J

Lo cual se conoce como equivalente mecánico del calor.

El equivalente de calor significa que 1 Cal equivale a

Su respuesta :

4,18 J

Correcto

Transferencia de calor

La transferencia de calor puede ocurrir por medio de tres procesos físicos diferentes.

Conducción:

Se da cuando existe un medio que transporte calor, por ejemplo el aire o un metal pueden conducir calor. Cuando calentamos una varilla de metal en un extremo, en corto tiempo la varilla se calienta, sin que el aire se caliente igual de rápido. Esto sucede por que los metales son buenos conductores de calor, y facilitan el intercambio de calor.

Existen materiales que son mejores conductores térmicos que otros. Los metales son mejores conductores térmicos que los gases y los líquidos.

En la construcción de maquinaria, la conductividad térmica es un parámetro fundamental a tener en cuenta en su diseño. El aire es un muy buen aislante térmico, es por ello que las neveras de plástico tienen un espacio vacío, en el cual hay aire que suple la existencia de un aislante.

La conductividad térmica se presenta porque las partículas que componen un medio, vibran con facilidad o dificultad cuando se les agrega calor. De esta forma el aislante térmico perfecto es el vacío, ya que en el no hay partículas que mover.

Convexión

En la convección el calor se transporta por que el material que está caliente se mueve a zonas de material mas frío. Por ejemplo al calentar agua, el líquido que se encuentra depositado en el fondo de la olla se calienta y su densidad disminuye, de forma que este líquido caliente sube y lleva calor al líquido que se encuentra arriba, el cual se encuentra mas frío, además el líquido frío baja a la parte más calientes y continua el proceso. Para que pueda darse este fenómeno es importante la existencia de la gravedad. En general para darse transporte de calor por convección es necesario que exista un flujo de material.

Radiación

Entre la tierra y el sol hay una enorme zona vacía. entonces ¿como hace el sol para calentar a la tierra?. Es por la radiación solar. Las ondas electromagnéticas transportan energía, y esta energía es repartida a la tierra. Esta es la principal fuente de energía en la tierra, y es la responsable de la existencia de la vida sobre la tierra.

Las ondas electromagnéticas viajan a 3 × 108m/s y se caracterizan por tener una longitud de onda (?) y una frecuencia (f). Las ondas electromagnéticas comprendidas entre 0.38 ?m (luz violeta) y 0.72 ?m (luz roja), constituye la región visible del espectro; por encima de la luz roja existe una porción denominada infrarroja, este es el lado del espectro de luz solar que produce en nosotros la sensación de calor, aunque en realidad lo que hace es aumentar la energía cinética de nuestra piel, y elevar su temperatura.

La capacidad calórica es la cantidad de calor suministrada al cuerpo para aumentar su temperatura un grado (por la escala elegida). ¿Cuál es la capacidad calórica de un cuerpo que incrementa su temperatura de 10°C a 13°C, cuando se le suministran 146 cal?

Su respuesta :

48,66 Cal/°C

Correcto!

El calor específico de un material se determina midiendo la temperatura final de equilibrio de la mezcla que se obtiene al colocar en un recipiente con agua una porción del material de calor específico desconocido, calentado a una mayor temperatura que la el agua.

Su respuesta :

El calor cedido por la porción de material, es igual al calor recibido por el agua más el calor recibido por el recipiente.

Correcto

Cuando nos levantamos temprano y ponemos un pie sobre la baldosa y otro sobre el tapete pensamos que este está tibio y la baldosa fria. Pero hace mucho tiempo que tapete y baldosa están en contacto, por tanto deben estar en equilibrio térmico. La razón que explica esta aparente contradicción es que el material de cual está hecha.

Su respuesta :

La baldosa es mejor conductor de calor que el material del cual está hecho el tapete, por lo que la baldosa no retiene la misma energía que el tapete.

correcto!

Fluidos

Los fluidos son sustancias que se pueden escurrir o fluir, mediante una aplicación apropiada de fuerzas. En términos generales podemos clasificar los fluidos en dos grandes grupos: líquidos y gases.

Los líquidos son prácticamente incompresibles, por lo que se puede considerar que su volumen es constante aunque su forma puede

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