CALOR

1. CALOR Profesores: Eliana Ames Santillán Juan Cier Chávez

2. INICIO MAPA DE NAVEGACIÓN ACTIVIDAD 2 ACTIVIDAD 1 Referencias: Enlace WEB 1 Enlace WEB 2 Glosario Tips de interés • Herramientas: • Desde WEB • Desde CD

3. MAPA DE NAVEGACIÓN MÓDULO CALOR GUÍA DEL DOCENTE • MOTIVACIÓN • CONTENIDO TEÓRICO • 1. CALOR Y TEMPERATURA. • LABORATORIO 1 • APLICACIÓN 1 • EVALUACIÓN 1 • ENLACE 1 • GLOSARIO • TIPS DE INTERÉS • MOTIVACIÓN • CONTENIDO TEÓRICO • 2. EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS. • LABORATORIO 2 • APLICACIÓN 2 • EVALUACIÓN 2 • ENLACE 2 • GLOSARIO • TIPS DE INTERÉS ACTIVIDAD2 ACTIVIDAD1 Inicio

4. Anterior Hola Pedro, te cuento que hoy seré tu maestro… ¡Qué bien! quien mejor que usted, maestro Albert Einstein, para despejar mis dudas.

5. Inicio ACTIVIDAD Nº 1EL CALOR y LA TEMPERATURA • Contenido Teórico • Evaluación • Laboratorio • Aplicaciones ¡Que no salga el calor!!! ¡O que entre el frío!!! Pedro, cierra la ventana. Que no salga el calor. Referencias: Enlace WEB Glosario Tips de Interés Herramientas: Desde WEB Desde CD

6. ¡Maestro! tengo que preguntarle algo. Ayer, papá me dijo que cerrara la ventana para que no salga el calor…… No entendí lo que me quiso decir. Actividad 1 Siguiente Inicio ...... Además el otro día sin querer toque la plancha y me quemé. ¿Cómo es que ocurren estos fenómenos? Uhmmm, interesante… veo que tienes una curiosidad científica. Te explicaré qué sucedió en ambos casos. Pero debes de colaborar respetando las normas de convivencia del aula.

7. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 No olvides que la constitución de la materia tiene como unidad al ÁTOMO

8. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Entonces…… ¿Qué es el calor? El calor es un tránsito. Es decir, un flujo de energía... La agrupación de átomos forma las Moléculas

9. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 ...Cuando disminuye el calor las moléculas vuelven a su estado original con menor movimiento. El CALOR es una cantidad de Energía Térmica que se gana, pierde o transfiere de un cuerpo a otro por efecto acumulativo de colisiones atómicas individuales.

10. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 El movimiento molecular o Browniano está presente en la materia. Haz clic sobre la imagen y observarás este movimiento en un microscopio.

11. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Sabes Pedro, en la naturaleza encontramos fuentes de calor tales como... Sol Volcán Fogata Y artificiales como la reacción de combustión del gas propano Presente en el balón de gas de cocina… 2C3H8+7026CO2 + 8H2O + Propano Anhi Carbónico Otras como combustión de: petróleo, gasolina, etc …

12. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Pedro, ahora te contaré la historia del Calor ANTECEDENTES HISTÓRICOS Antiguamente se creía que el calor era una sustancia presente en los cuerpos calientes a la que denominaron CALÓRICO, (en la actualidad sólo es vigente el nombre con el que se denomina CALORÍA a la unidad de calor). Posteriormente, ANTOINE LAVOISIERE aportó en este campo con sus principios de combustión. En 1798, BENJAMÍN THOMPSON revolucionó la ciencia cambiando la concepción sobre el calor, relacionándolo con el movimiento molecular. Años después, JAMES PRESCOTT JOULE sustentó el movimiento molecular con la producción de un trabajo mecánico. Si quieres conocer la biografía y aportes de estos científicos los puedes encontrar en los enlaces WEB.

13. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Maestro ¿Cómo pasa el calor de un cuerpo a otro? CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN

14. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 … El calor pasa de un cuerpo a otro por TRANSFERENCIA, como un flujo de energía. Esto ocurre de molécula a molécula. … Observa Pedro las siguientes imágenes para que identifiques las formas de transferencia del calor. Radiación Conducción Convección

15. ...Además, el calor puede viajar por ondas electromagnéticas y por el vacío. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Ondas OH!

16. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Ayer te observe comiendo en el recreo… Te gusta mucho las hamburguesas, helados y tortas ¿No?. Sí, me encantan y con bastantes cremas. ( Ya me provocó un ) ¿Sabías que los alimentos que consumimos nos dan calor; esta energía no es almacenable pero podemos medirla por los efectos que produce?

17. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Aquí te muestro cuantas Kilocalorías tienen algunos alimentos comúnmente consumidos. Por lo visto tengo mucha energía potencial por todo lo que he comido hoy. Equivalencia entre la caloría y la unidad de trabajo: (Equivalente mecánico del calor) 1cal = 4,186J 1J = 0,24cal1000 cal = 1Kcal

18. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Por eso, es importante una ALIMENTACIÓN BALACEADA que debe contener….

19. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Como ya sabes… al aportar calor a un sistema, éste aumenta su temperatura al igual que su energía interna, dependiendo de tres factores. Éstos son: • Aumento de temperatura deseado∆°T. • La masa del cuerpo del sistema…m • La sustancia que lo constituye, mejor dicho su calor específico, que es la energía necesaria para aumentar el grado de temperatura de un kilogramo de la sustancia considerada….CeEsto se resume en la siguiente ecuación fundamental de la calorimetría. Ti Tf Ce Agua Q=m.Ce. ∆ T ∆ T= Tf - Ti Entonces: La cantidad de calor que hay que suministrar a un cuerpo para elevar su temperatura, depende del incremento de temperatura y de la masa del sistema que se calienta.

20. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 CALOR ESPECÍFICO DE ALGUNAS SUSTANCIAS

21. CALOR ENERGÍA TÉRMICA Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Pero … ¿qué esENERGÍA TÉRMICA? hielo Agua hirviendo Está ligada a la energía cinética de los átomos de una sustancia que evidencia un movimiento aleatorio y desordenado.

22. La temperatura tiene escalas cuyo punto de referencia en las escalas relativases la fusión y ebullición del agua…Y el cero absoluto (en la escala absoluta) cuya unidad de medida es el kelvin Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 KELVIN FAHRENHEIT CELSIUS LICUEFACCIÓN DEL ORO EVAPORACIÓN DEL AGUA CONGELACIÓN DEL AGUA CERO ABSOLUTO

23. °C = °f-32 = K-273 5 9 5 K ºC ºF 212 373 Punto de ebullición del agua (1atm) 100 32 273 Punto de solidificación del agua (1atm) 0 °C = °f-32 = K-273 100180100 -273 -460 0 Cero absoluto Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 Escalas relativas Escala absoluta Las relaciones de conversión de una escala de temperatura a otra están dadas aplicando el teorema de Thales: dividiendo Temperatura/ divisiones

24. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 EXISTEN VARIOS TIPOS DE TERMÓMETROS. (Termómetro clínico, es el más usado) Termómetro de gas a volumen constante

25. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 ¿Y habrán cuerpos que hayan experimentado temperaturas de miles de grados Celsius en nuestro planeta? Sí, te contaré la historia de una tragedia espacial que ocurrió en 1986 cuando el transbordador Challenger explotó en el espacio. Fíjate bien en la variación de las temperaturas de la lectura luego del video. Temperatura de explosión del Challenger

26. Anterior Siguiente Inicio Actividad 1 ¡Pedro! Escucha con atención lo que te voy a explicar… con la cantidad de calor transferido entre dos cuerpos podemos determinar la temperatura final que se alcanza cuando se mezclan dos sustancias con temperaturas diferentes. Dicha temperatura final recibe el nombre de TEMPERATURA DE EQUILIBRIO Como se ve en la figura 3. 1 2 3 !Ah¡ ya veo, entonces la fórmula para hallar esta temperatura ¿será?……… m1 . Ce1 . (T – T1) + m2 . Ce2 (T – T2) = 0

27. Anterior Actividad 1 Inicio Ahora, definiremos qué es la CALORÍMETRIA...... Es parte de la termodinámica que se encarga delas mediciones del calor en una reacción química o un cambio físico, utilizando instrumentos de medición que se denominan CALORÍMETROS (que cumple con el principio de las mezclas).

28. Actividad 1 Inicio APLICACIONES Nº 1 En la primera página encontrarás una aplicación del equivalente mecánico del calor. En la segunda página encontrarás una aplicación sobre temperatura absoluta cero. Sólo desarrollarás los laboratorios virtuales de cada uno habiendo leído previamente las instrucciones. Los cálculos serán hechos por la computadora y tu tendrás que programar las cantidades. ¡Suerte en tu aplicación ! Equivalente mecánico del calor: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/cero/cero.htm Temperatura absoluta cero: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm Será divertido, pero debo esperar a que el programa cargue.

29. Actividad 1 Inicio ENLACES Nº 1 Lavoisier http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0314-01/lavoisier.htm Benjamín Thompson http://isaacasimov.garciacuervo.com/Obra_Grandes_Ideas_09.htm James Prescott Joule http://www.biografiasyvidas.com/biografia/j/joule.htm Calorimetría http://www.iqfr.csic.es/Termoquimica/tecnicasexperimentales.htm Calorimetría (video) http://homepage.mac.com/theredpet/videos/iMovieTheater51.html Curiosidades del calor http://ciencianet.com/friocalor.html http://ciencianet.com/masfriocalor.html

30. Referencias: • Enlace WEB 2 • Glosario • Tips de interés • Herramientas: • Desde WEB • Desde CD Inicio ACTIVIDAD Nº2EFECTOS DEL CALOR EN LOS CUERPOS • Contenido Teórico • Evaluación • Laboratorio • Aplicaciones

31. Actividad 2 Siguiente Inicio ¿ Qué puede ocurrir si someto un cuerpo directamente al calor ? El cuerpo aumenta en sus dimensiones, es decir se DILATA. No olvides que el rozamiento también genera calor y DILATACIÓN como en el caso de los rieles del tren.

32. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Maestro, ¿ Y cuáles son los tipos de dilatación ?

33. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Los tipos de dilatación son:  Dilatación Lineal en una dimensión, longitud. Los metales son los mejores conductores del calor mientras que los plásticos y las maderas son los peores.

34. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Dilatación Superficial, el cuerpo aumenta en dos dimensiones, largo y ancho. Por eso las veredas y pistas presentan espacios libres unas con otras para no sobreponerse entre ellas por efecto de la dilatación.

35. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2  Dilatación Volumétrica, ocurre en tres dimensiones y se producen en cuerpos en estado: a) Líquidos ¡Qué interesante! b) Sólidos

36. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 c) Dilatación de Gases Si calentamos un gas, éste se expanderá como en la figura… el gas del tubo inflará al globo tratando de ocupar mayor lugar. En clase me dijeron que antiguamente se usaba el Aparato de Regnault para medir la dilatación de los gases de volumen constante.

37. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 En conclusión la dilatación es......... Ahhh. ¡Ya entendí.!

38. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Maestro, ¿Qué fenómeno físico está ocurriendo aquí? Como verás, cuando el calor aumenta la energía cinética de las moléculas del agua se produce un efecto de este llamado CAMBIO DE FASE.

39. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Observa Pedro , qué ocurre molecularmente cuando aumenta la ENERGÍA CALORÍFICA Mmmmm …… Ya veo, es interesante…

40. Te diste cuenta que hemos tomado de ejemplo al agua para explicar los cambios de fase. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 O H H O O O O H H H O O O Sí maestro, también se pudo haber tomado como ejemplo al anhídrido carbónico.

41. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Y, ¿Cómo se forman las nubes en la naturaleza? Ya sabemos que el aire al calentarse se eleva, al elevarse se expande porque está sujeto a menor presión. Al expandirse y al hacerse lenta se adhiere con facilidad a otras moléculas, si el aire contiene iones o moléculas más grandes se forma una nube.

42. Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Observa las moléculas del gas. Están en constante movimiento. La evaporación es un proceso natural en el que las moléculas de un líquido se desprenden de su superficie libre para tratar de equilibrar la presión externa con la presión que ejercen las moléculas que están debajo.

43. 540 Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Calor latente: Q = mL Donde: Q = Calor absorbido o perdido m = masa de la sustancia L = calor latente de la sustancia Observa los cambios de fase. T° vs. Calor Observa el calor latente de fusión o de solidificación del agua Observa el calor latente de ebullición o de condensación del agua

44. Líquido Fusión Condensación Solidificación Sólido Gas Sublimación Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 CAMBIO DE FASE Cuando un cuerpo pasa de una fase a otra se llama cambio de fase, y esto sólo sucede cuando los cuerpos experimentan una ganancia o pérdida de calor, siempre a una presión y temperatura determinada. Vaporización Necesitas más información ??? Haz clic aquí

45. Temperatura (ºC) Anterior Siguiente Inicio Actividad 2 Punto triple del agua, observemos las móleculas de acuerdo al estado en que se encuentran. Es el punto de una escala termométrica donde coexisten en equilibrio el hielo, el agua líquida y el vapor de agua bajo cierta presión. Donde la temperatura es de 273, 16 K. Fluido super crítico Punto crítico P R E S I Ó N (atm) Punto normal de Disolución Sólido Punto Normal de Ebullición Líquido Gas Punto triple

46. Anterior Actividad 2 Inicio ESQUEMA DE FLUJO DE CALOR PARA UN CAMBIO DE FASE Q sólido Q fusión Q líquido Q Vapor Hielo Agua Vapor -273 0 100 TºC Qf = Lf . m Lf = 80 cal Qv = Lv . m Lv = 540 cal En tus problemas aplicarás éstas fórmulas, tomando en cuenta la fase en que se encuentre la materia. Qt = Qs + Qf + Ql + Qv

47. Actividad 2 Inicio APLICACIONES Nº 2 • Al abrir esta página encontrarás cuatro aplicaciones. • Estado Sólido • Estado líquido • Estado gaseoso • Cambios de estado • Harás click en cada una de ellas para iniciar el experimento virtual. Observa el comportamiento mólecular en cada fase. • Programa las temperaturas para iniciar las experiencias. • ¡Suerte en tu aplicación ! • Estado Sólido • Estado líquido • Estado gaseoso • Cambios de estado http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/estados1.htm Sera divertido, pero debo esperar a que el programa cargue.

48. Actividad 2 Inicio ENLACES Nº 2 Estados de agregación de la materia • http://80.32.209.78:8090/web/ciencias/calor/calor/estados/index.htm • http://www.omerique.net/twiki/pub/Recursos/CalorTemperatura/elcalorylatemperatura.html Dilatación • http://profis.tripod.cl/dilatacion.htm • http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.jpopulos.addr.com/apoyodigital/secundaria/sg/Imagessg/sgt52fig45.jpg&imgrefurl=http://www.jpopulos.addr.com/apoyodigital/secundaria/sg/sgt52.htm&h=95&w=97&sz=2&tbnid=MUCG6zKx6qIJ:&tbnh=74&tbnw=76&hl=es&start=9&prev=/images%3Fq%3Ddilataci%25C3%25B3n%2Bde%2Bgases%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26sa%3DG

49. Inicio GUÍA DEL DOCENTE NIVEL EDUCATIVO: Secundaria AREA: Ciencia, Tecnología y Ambiente – Física GRADO : V° DOCENTES : Eliana L. Ames – Juan Cier Más detalles

50. Siguiente Inicio TIPS de Interés para los alumnos con curiosidad científica