Transcript cap 8 - Transferencias del calor

Ciencias Físicas 2
Capítulo 8
Transferencias del
Calor
CALOR Y ENERGÍA INTERNA
La temperatura de las chispas es muy alta,
unos 2000 ºC. Eso equivale a mucha energía
por moléculas en la chispa. Pero como hay
pocas moléculas en la chispa, la energía
interna es pequeña. La temperatura es una
cosa, y la transferencia de energía es otra.
CALOR Y ENERGÍA INTERNA
Hay más energía cinética
molecular en el balde lleno
de agua tibia, que en la
pequeña taza llena de
agua más caliente.
CALOR Y ENERGÍA INTERNA
Así como el agua de las dos ramas del tubo en U busca
un nivel común (donde las presiones sean iguales en
cualquier profundidad), el termómetro y su cercanía
alcanzan una temperatura común, a la cual la EC
molecular promedio sea igual para ambos.
CALOR Y ENERGÍA INTERNA
Aunque a los dos recipientes se
agrega la misma cantidad de
calor, la temperatura aumenta
más en el recipiente con menos
cantidad de agua.
MEDICIÓN DE CALOR
Una Kilocaloría (kcal) eleva
la temperatura de 1 kg
de agua en 1 ºC.
Una caloría eleva en 1 ºC la
temperatura de 1 gramo de agua.
CAPACIDAD CALORÍFICA
ESPECÍFICA
Al descender los pesos, las aspas agitan el agua y la energía
mecánica, o trabajo, se convierte en energía calorífica que eleva la
energía interna del agua. Por cada 4186 J de trabajo realizado, la
temperatura del agua aumenta 1 ºC por kilogramo. Por tanto,
4186 J equivale a 1 kcal. Aparato similar al utilizado por Joule
para determinar la equivalencia entre calor y trabajo.
CAPACIDAD CALORÍFICA
ESPECÍFICA
Para quien cuida su peso,
el maní contiene 10
calorías; para el físico,
desprende 10.000 calorías
( o 41.480 joules) de
energía cuando se
quema o se consume.
CONDUCCIÓN
El piso de baldosa se siente más frío que el de madera,
aunque los dedos estén a la misma temperatura.
Se debe a que la baldosa es mejor conductor de calor
que la madera, para que el calor pasa con más facilidad
del pie y a la baldosa.
CONDUCCIÓN
Los depósitos de nieve sobre el techo de una casa muestran las zonas
de conducción y de aislamiento. Las partes sin nieve muestran dónde se
fugó el calor del interior, por el techo y fundió la nieve.
CONVECCIÓN
Corrientes de convección en el aire.
Corrientes de convección en el líquido.
CONVECCIÓN
Hay un calentador en la punta del
tubo en forma de J sumergido en agua,
que produce corrientes de convección.
Estas se ven como sombras, causadas
por deflexiones de la luz en el agua
a distintas temperaturas.
CONVECCIÓN
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?
CONVECCIÓN
Las moléculas de una región de aire que se expande
chocan con más frecuencia con moléculas
que se alejan que con moléculas que se acercan.
En consecuencia, sus rapideces después del rebote
tienden a disminuir y el resultado es que el aire en expansión se enfría.
CONVECCIÓN
El vapor caliente se expande
al salir de la olla de presión y
se siente frío.
CONVECCIÓN
“Corrientes de convección debidas a calentamiento
distinto de tierra y agua”.
Durante el día el aire caliente sobre
la tierra sube, y el aire más frío
sobre el agua entra para
reemplazarlo.
Por la noche se invierte la dirección
del flujo del aire, porque el agua está
más caliente que la tierra.
RADIACIÓN
Clase de energía radiante
(ondas electromagnéticas)
RADIACIÓN
La longitud de onda de la radiación se relaciona con su
frecuencia.
Cuando se mueve con más vigor
(alta frecuencia) se producen ondas
más cortas.
Se producen ondas de gran
longitud cuando se mueve una cuerda
con suavidad (a baja frecuencia).
EMISIÓN DE ENERGÍA
RADIANTE
“Curvas de radiación para distintas temperaturas.”
La frecuencia para la máxima energía radiante
es directamente proporcional a la temperatura
absoluta del emisor.
EMISIÓN DE ENERGÍA
RADIANTE
Una fuente con baja
temperatura (fría)
Una fuente a
emite principalmente
temperatura intermedia
ondas largas,
emite principalmente
Una fuente de alta
de baja frecuencia.
ondas de longitud
temperatura (caliente)
intermedia y
emite principalmente
frecuencia intermedia.
ondas cortas, de
alta frecuencia.
ABSORCIÓN DE LA ENERGÍA
RADIANTE
Cuando se llena los recipientes con
agua caliente (o fría) el negro se
enfría (o se calienta) más rápido.
ABSORCIÓN DE LA ENERGÍA
RADIANTE
La radiación que entra a
la cavidad tiene poca
probabilidad de salir, porque la mayor
parte de ella se absorbe. Por esta
razón, la abertura de cualquier
cavidad nos parece negra.
ENFRIAMIENTO NOCTURNO
POR RADIACIÓN
El agujero en la caja se ve perfectamente negro y uno diría es
negro. Cuando en realidad se ha pintado de blanco.
ENFRIAMIENTO NOCTURNO
POR RADIACIÓN
Las zonas de cristales de escarchas indican las entradas
ocultas a las madrigueras de los ratones. Cada cúmulo de
cristales es ¡aliento congelado de ratón!
LEY DE NEWTON DEL
ENFRIAMIENTO
El vástago largo de una copa
de vino ayuda a evitar que el calor
de la mano caliente al vino.
EL EFECTO INVERNADERO
El Sol caliente emite ondas cortas,
y la Tierra fría emite ondas largas,
radiación terrestre. El vapor de agua,
el dióxido de carbono y
otros “gases de invernadero” en la
atmósfera retienen el calor que de
otro modo irradiaría la Tierra
al espacio.
EL EFECTO INVERNADERO
Los invernaderos operan de
forma similar.
Los gases de invernadero de la atmósfera, principalmente vapor de agua y
dióxido de carbono, son absorbentes selectivos con propiedades de absorción
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 radiación
infrarroja que se retransmite se absorbe en la atmósfera y queda atrapada en
ella.
ENERGÍA SOLAR
Los calentadores solares para agua se cubren con vidrio
para producir un efecto invernadero, que calienta todavía
más al agua. ¿Por qué los colectores solares se pintan de
negro?
CONTROL DE LA
TRANSFERENCIA DE CALOR
Una buena forma de repasar
la transferencia de calor es
examinar un dispositivo que
inhibe los tres métodos, y que
es la botella al vacío o termo.
TERMO
FIN