89001294 Fisica y Quimica To

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Estudios

Generales

NIVEL

TCNICO OPERATIVO

CDIGO: 89001294

000977

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

Fsica y Qumica

DIRECCIN NACIONAL

GERENCIA ACADMICA

MATERIAL DIDCTICO ESCRITO

CICLO : ESTUDIOS GENERALES

CURSO : FSICA Y QUMICA

NIVEL : TCNICO OPERATIVO

Con la finalidad de uniformizar el desarrollo de la formacin profesional en el Ciclo de

Estudios Generales a nivel nacional y dando la apertura de un mejoramiento continuo,

se autoriza la APLICACIN Y DIFUSIN del material didctico escrito referido a

FSICA Y QUMICA .

Los Directores Zonales y Jefes de Centros de Formacin Profesional son los

responsables de su difusin y aplicacin oportuna.

AUTORIZACIN Y DIFUSIN

DOCUMENTO APROBADO POR EL

GERENTE ACADMICO DEL SENATI

149

Firma:

Lic. Jorge Chvez Escobar

FSICA Y QUMICA

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CICLO DE ESTUDIOS GENERALES NIVEL TCNICO OPERATIVO

UNIDADES

Unidad I : MEDICIN Y UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI).

Unidad II : MATERIA Y SUS CARACTERSTICAS.

Unidad III : TOMO, MOLCULA Y SUSTANCIAS.

Unidad IV : CINEMTICA.

Unidad V : ENERGA.

Unidad VI : FUERZAS.

Unidad VII : MQUINAS SIMPLES.

Unidad VIII : ROZAMIENTO Y PRESIN.

Unidad IX : NOCIONES DE ELECTROSTTICA Y ELECTRODINMICA.

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NDICE

UNIDAD 01: MEDICIN Y UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI).

1.1. Metrologa.

Generalidades.

El control.

Medir. 1.2. El sistema internacional de unidades (de base, suplementarias y derivadas).

1.3. Reglas para el uso del sistema.

1.4. Definicin de las unidades de base del SI.

1.5. Unidades dimensionales lineales.

1.6. Sistema mtrico decimal.

1.7. Sistema ingls.

1.8. Normas generales de medicin.

Prctica intensiva con reglas graduadas.

UNIDAD 02: MATERIA Y SUS CARACTERSTICAS.

2.1. Materia y sus estados fsicos.

2.2. Propiedades de la materia.

Propiedades generales.

Propiedades especficas. 2.3. Material: Propiedades.

Propiedades fsicas.

Propiedades qumicas.

Propiedades tecnolgicas. 2.4. Clasificacin de los materiales.

2.5. Cristalizacin de los metales.

UNIDAD 03: TOMO, MOLCULA Y SUSTANCIA.

3.1. Constitucin de la materia.

3.2. Estructura de la materia.

3.3. Mezcla y combinacin.

Mezcla homognea.

Mezcla heterognea.

Combinacin

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3.4. Elemento qumico.

Smbolos.

Frmulas. 3.5. Qumica y sus aplicaciones.

3.6. Fenmenos.

Fenmenos fsicos.

Fenmenos qumicos. 3.7. Aleaciones.

Tipos de aleaciones.

UNIDAD 04: CINEMTICA.

4.1. Elementos bsicos del movimiento.

4.2. Movimiento rectilneo uniforme (MRU).

Velocidad.

Unidad de velocidad. 4.3. Movimiento rectilneo uniformemente variado (MRUV).

Aceleracin.

Unidades del movimiento.

Leyes del movimiento rectilneo uniformemente variado.

Frmulas del movimiento rectilneo uniformemente variado. 4.4. Movimiento circular.

Elementos bsicos del movimiento circular.

Velocidad lineal.

Velocidad angular.

UNIDAD 05: ENERGA.

5.1. Energa: concepto.

Formas de energa. 5.2. Concepto de calor.

Fuentes de calor.

Clculo del calor.

Temperatura (relacin entre las escalas de temperaturas). 5.3. Efectos del calor:

Variacin de temperatura.

Dilatacin de los cuerpos.

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Cambios de estado fsicos.

Aplicacin de la dilatacin de slidos y lquidos. 5.4. Propagacin del calor.

Conduccin.

Conveccin.

Radiacin.

UNIDAD 06: FUERZAS.

6.1. Definicin.

6.2. Unidades de fuerza.

6.3. Formas de accin de las fuerzas.

6.4. Accin y reaccin (3ra ley de newton).

6.5. Posicin relativa de los vectores fuerza.

Mtodo grfico.

Mtodo del paralelogramo.

Mtodo del tringulo.

Mtodo del polgono. 6.6. Composicin y descomposicin de fuerzas.

6.7. Fuerzas paralelas (procedimiento grfico).

6.8. Procedimiento analtico.

Primera condicin de equilibrio. 6.9. Momento de una fuerza.

Momento positivo.

Momento negativo. 6.10. Teorema de Varignon.

6.11. Segunda condicin de equilibrio.

6.12. Fuerzas paralelas del mismo sentido y de sentido contrario.

6.13. Cupla o par de fuerzas.

UNIDAD 07 : MQUINAS SIMPLES.

7.1. Mquinas simples: definicin.

7.2. Palancas: definicin, ventaja mecnica, clases de palanca:

Primer gnero.

Segundo gnero.

Tercer gnero.

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7.3. Plano inclinado.

Ventaja mecnica. 7.4. Polea.

Polea fija.

Polea mvil. 7.5. Polipastos (aparejos).

Aparejo potencial.

Aparejo factorial.

Aparejo diferencial. 7.6. Tornillo.

Ventaja mecnica. 7.7. Torno.

Ventaja mecnica.

UNIDAD 08: ROZAMIENTO Y PRESIN.

8.1. Rozamiento fuerzas pasivas.

8.2. Clases de rozamiento.

Rozamiento de adherencia.

Rozamiento de deslizamiento.

Rozamiento de rodadura.

Coeficiente de rozamiento. 8.3. Ventajas e inconvenientes.

8.4. Nociones presin.

8.5. Diferencia entre fuerza y presin.

Barmetro.

Manmetro. 8.6. Relacin entre la fuerza y rea de la superficie de apoyo.

8.7. Principio de pascal.

8.8. Prensa hidrulica.

UNIDAD 09: NOCIONES DE ELECTROSTTICA Y ELECTRODINMICA.

9.1. Electrosttica (definicin).

9.2. Electrizacin.

Carga positiva.

Carga negativa. 9.3. Conductores y aislantes.

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9.4. Leyes de la electrosttica:

Ley de cargas.

Ley de Coulomb. 9.5. Electrodinmica (definicin).

Corriente elctrica.

Intensidad de corriente elctrica.

Ley de Ohm.

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OBJETIVOS GENERALES

Al finalizar el estudio de las lecciones contenidas en las unidades de

aprendizaje de Fsica y Qumica, el estudiante deber estar en condiciones de:

Identificar las unidades dimensionales lineales y usar correctamente la

regla graduada.

Identificar las propiedades generales y especficas de la materia, adems

de la estructura de la materia, elementos y aleaciones.

Identificar los tipos de movimiento en cinemtica.

Identificar los tipos de energa.

Aplicar ecuaciones al clculo de fuerzas y mquinas simples.

Conocer los principios bsicos de la electrosttica y electro dinmica.

Conocer los principios fundamentales de Fsica y Qumica para el

afianzamiento posterior de capacidades profesionales.

Conocer a travs de ejemplos, la realidad fsica y ser generadora de su

propio aprendizaje a fin de encontrar con imaginacin soluciones a

problemas concretos y a situaciones nuevas.

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UNIDAD 01

MEDICION Y UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL.

(SI)

FSICA Y QUMICA

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MEDICIN Y UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (S.I).

1.1. METROLOGA.

Generalidades.

La metrologa se aplica a todas las magnitudes determinadas y, en

particular, a las dimensiones lineales y angulares de las piezas

mecnicas. Ningn proceso de medicin permite que se obtenga

rigurosamente una dimensin prefijada. Por esa razn, es necesario

conocer la magnitud del error tolerable, antes de seleccionarse los

medios de fabricacin y control convenientes.

El control.

El control no tiene por fin, solamente retener o reajustar los productos

fabricados fuera de las normas, se destina antes, a orientar la

fabricacin evitando errores. Representa por consiguiente, un factor

importante en la reduccin de las prdidas generales y en la mayor

productividad.

Un control eficaz debe ser total, esto es, debe ser tomado en las etapas

de transformacin de la materia, integrndose en las operaciones

despus de cada fase de utilizacin.

Todas las operaciones de control dimensional son realizadas por medio

de aparatos e instrumentos; debindose por tanto, controlar no

solamente las piezas fabricadas, sino tambin los instrumentos

verificadores como:

- Desgastes, en los verificadores con dimensiones fijas.

- Regulacin en los verificadores con dimensiones variables.

Esto se aplica tambin a las herramientas, a los accesorios y a las

mquinas herramientas utilizadas en la fabricacin.

Medicin.

El concepto de medir en s da, una idea de comparacin; como slo se

pueden comparar cosas de la misma especie, cabe presentar para la

medicin la siguiente definicin:

FSICA Y QUMICA

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Magnitud.

Es todo lo que se puede medir, para lo cual usamos una unidad de

medida.

Por ejemplo: la altura, el peso de un cuerpo, la velocidad o el volumen

son ejemplos de magnitudes por que se pueden medir.

1.2. EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI).

Este sistema naci por acuerdo de la undcima Conferencia General de

Pesas y Medidas que se desarroll en Pars, Francia en 1960.

Este sistema no es otro que la evolucin mxima a la que lleg el sistema

mtrico decimal y est formado por unidades de base, unidades

suplementarias y unidades derivadas.

Unidades de base SI.

Magnitud Unidad Smbolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

intensidad de corriente elctrica ampere A

temperatura termodinmica kelvin K

intensidad luminosa candela cd

cantidad de sustancia mol mol

Unidades suplementarias SI.

Magnitud Unidad Smbolo

ngulo plano radin rad

ngulo slido estereorradin sr

FSICA Y QUMICA

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Unidades derivadas del Sistema Internacional (SI).

Son unidades que se forman de la combinacin entre las unidades de

base y/o las suplementarias.

Magnitud

Unidad Smbolo

Frecuencia hertz Hz 1 Hz = 1 s-1

fuerza newton N 1 N = 1kg.m/s2

presin pascal Pa 1 Pa = 1N/m2

trabajo, energa, cantidad de calor

joule J 1 J = 1N.m

Potencia watt W 1 W = 1 J/s

cantidad de electricidad coulomb C 1 C = 1A.s

potencial elctrico, diferencia de potencial, tensin, fuerza electromotriz

volt V 1 V = 1J/C

capacidad elctrica farad F 1 F = 1C/V

resistencia elctrica ohm = 1V/A

conductancia elctrica siemens S 1 S = -1

flujo de induccin magntica, flujo magntico

weber Wb 1Wb = 1V.s

densidad de flujo magntico, induccin magntica

tesla T 1 T = 1Wb/m2

Inductancia henry H 1 H = 1Wb/A

flujo luminoso lumen lm 1 lm = 1cd.sr

Iluminacin lux lx 1 lx = 1 lm/m2

Superficie metro cuadrado m2

Volumen metro cbico m3

Velocidad metro por segundo

m/s

Aceleracin metro por segundo al cuadrado

m/s2

ngulo plano grado

minuto

segundo

Tiempo minuto min

hora h

da d

As mismo se puede formar mltiplos y submltiplos decimales de cada

unidad, mediante el uso de prefijos.

FSICA Y QUMICA

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Prefijos en el SI

M

LT

IPL

OS

Prefijo Smbolo Factor Equivalente

Yotta Y 1024 1 000 000 000 000 000 000 000 000

zetta Z 1021 1 000 000 000 000 000 000 000

exa E 1018 1 000 000 000 000 000 000

peta P 1015 1 000 000 000 000 000

tera T 1012 1 000 000 000 000

giga G 109 1 000 000 000

mega M 106 1 000 000

kilo k 103 1 000

hecto k 102 100

deca da 101 10

SU

BM

L

TIP

LO

S

deci d 10-1 0.1

centi c 10-2 0.01

mili m 10-3 0.001

micro 10-6 0. 000 001

nano n 10-9 0.000 000 001

pico p 10-12 0.000 000 000 001

femto f 10-15 0.000 000 000 000 001

atto a 10-18 0.000 000 000 000 000 001

zepto z 10-21 0.000 000 000 000 000 000 001

yocto y 10-24 0.000 000 000 000 000 000 000 001

Este nuevo sistema se ha constituido desde entonces en un medio de

comunicacin a nivel internacional que ha permitido que ms de 90

pases puedan comprender y desarrollar un lenguaje comn de medicin.

El sistema internacional fue aprobado y oficializado en nuestro pas por el

Instituto de Investigacin Tecnolgica Industrial y de Normas Tcnicas

(ITINTEC) en 1972 y tiene carcter de ley 23560 desde el 31 de

diciembre de 1982, por lo que su empleo es obligatorio en todo el Per.

Actualmente el instituto del estado encargado de esta labor es el

INDECOPI (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la

Proteccin de la Propiedad Intelectual) a travs de su Servicio Nacional

de Metrologa (SNM), cuyas funciones son difundir el Sistema Legal de

Unidades de Medidas del Per y absolver las consultas que se puedan

presentar tanto desde el sector pblico como desde el privado. Adems,

debe conservar, custodiar y mantener todos los patrones nacionales de

medida.

FSICA Y QUMICA

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Para esto, El Servicio Nacional de Metrologa cuenta con laboratorios modernos que ofrecen tambin los servicios de calibracin para la industria, la ciencia y el comercio en general.

1.2. REGLAS PARA EL USO DEL SISTEMA.

1. Los nombres de las unidades del sistema internacional se escriben

os

nombres que corresponden a unidades con nombre propio se escriben con

minscula, gramaticalmente es considerado como sustantivo comn y por

consiguiente, jams se escribe con letra mayscula, salvo en el caso de

comenzar la frase o luego de un punto.

Ejemplo:

Correcto Incorrecto metro Metro kilogramo KILOGRAMO newton Newton watt WATT grado Celsius grado celsius

2. Cuando se escribe una cantidad acompaada de una unidad del Sistema

Internacional se recomienda escribir la cantidad seguida del smbolo de la

unidad. Ejemplo:

34 s 10,5 m 1 W 1 L

3. Los nombres de las unidades que provienen de nombres de cientficos

deben conservarse en su forma original.

Correcto Incorrecto newton newtonio volt voltio ampere amperio grado Celsius,etc. grado Celsio, etc.

4. Los smbolos no se pluralizan, siempre se escriben en singular

independientemente del valor numrico que los acompaen.

FSICA Y QUMICA

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Singular Plural 1m 150 m 0,5 kg 2 380 kg

Incorrecto

150 ms 2 380 kgs

5. La escritura de los valores numricos se har utilizando las cifras arbigas,

se separar la parte entera de la decimal mediante una coma. No se utiliza

el punto para separar enteros de decimales.

Ejemplo: Correcto Incorrecto

184,32 184.32 5 512,28 5 512.28 0,331 11 0.33111

6. Para facilitar la lectura de los valores numricos se recomienda escribirlos en

grupos de tres cifras (contados a partir de la coma decimal hacia la izquierda

o derecha) separados por un espacio en blanco. Ejemplo :

Correcto Incorrecto

6 753 142,30 0,638 44 0,63844 0,000 113 8

7. Se utiliza el grado Celsius en lugar de grado centgrado.

8. Los nombres de las unidades se escriben en singular cuando la cantidad

indicada se encuentre en el intervalo cerrado [-1, 1]. Se escriben en plural

cuando la cantidad es mayor que 1 y menor que -1, y siguiendo las reglas de

la gramtica castellana, con excepcin de las unidades hertz, siemens y lux.

Ejemplo: Singular Plural 1 metro 5 metros 0,8 radin 20 radianes -0,5 metro -1,8 metros -1 metro -30 metros 1 hertz 30 hertz 0,5 lux 8 lux

FSICA Y QUMICA

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9. Todos los smbolos de las unidades SI se escriben con letras minsculas del

) (letra mayscula omega del

alfabeto griego) y aquellos que provienen del nombre de cientficos (se

escriben con mayscula).

Ejemplo:

m : metro V : volt kg : kilogramo W : watt s : segundo Pa : pascal A : ampere N : newton K : kelvin : ohm cd : candela J : joule mol : mol C : coulomb

10. Se escribe el prefijo y a continuacin el smbolo de la unidad (sin dejar

espacio) Por ejemplo :

Tm = termetro Gm = gigmetro dA = deciampere cA = centiampere mA = miliampere uA = microampere

1.3. DEFINICIONES DE LAS UNIDADES DE BASE (SI).

longitud (metro). Es la longitud del trayecto recorrido en el vaco, por

un rayo de luz en un tiempo de 1/299 792 458 segundos.

masa (kilogramo). El kilogramo es la unidad de masa (y no de peso ni de

fuerza); igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo. Es

un cilindro hecho con una aleacin de Platino Iridio que se guarda en

Sevres, Francia.

tiempo (segundo). Es la duracin de 9 192 631 770 perodos de radiacin

correspondiente a la transicin entre los dos niveles hiperfinos del estado

fundamental del tomo de cesio 133.

corriente elctrica (ampere). Es la intensidad de corriente constante que

mantenida en dos conductores paralelos, rectilneos, de longitud infinita, de

seccin circular despreciable, y que estando en el vaco a una distancia de un

FSICA Y QUMICA

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metro, el uno del otro, produce entre estos conductores una fuerza igual a 2 x

10-7 newton, por metro de longitud.

temperatura (kelvin). El kelvin, unidad de temperatura termodinmica, es la

fraccin 1/273,16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua.

La temperatura 0 K

intensidad luminosa (candela). La candela es la intensidad luminosa en una

direccin dada, de una fuente que emite radiacin monocromtica de

frecuencia 540 x 1012 hertz y de la cual la intensidad radiante en esa direccin

es 1/683 watt por estereorradin.

cantidad de sustancia (mol). El mol es la cantidad de sustancia de un sistema

que contiene tantas cantidades fundamentales como tomos hay en 0,012

kilogramos de carbono 12.

1.4. UNIDADES DIMENSIONALES LINEALES.

Las unidades dimensionales representan valores de referencia, que permiten:

Expresar las dimensiones de objetos (realizacin de lecturas de diseos

mecnicos).

Confeccionar y enseguida controlar las dimensiones de estos objetos

(utilizacin de aparatos e instrumentos de medicin).

Ejemplo: la altura de la torre Eiffel es de 300 metros; el espesor de una hoja de

papel para cigarros es de 30 micrmetros.

La torre Eiffel y la hoja de papel son los objetos.

La altura y el espesor son las magnitudes.

300 metros y 30 micrmetros son las unidades.

1.5. SISTEMA MTRICO DECIMAL.

El metro unidad fundamental del sistema mtrico, creado en Francia en 1795, y

fue adoptado, el 20 de mayo de 1875, como unidad de medidas por dieciocho

naciones.

FSICA Y QUMICA

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Sistema mtrico decimal: medidas de longitud

UNIDAD NOMBRE Smbolo Valor en metro

metro m 1

SUBMLTIPLO

decmetro dm 0,1

centmetro cm 0,01

milmetro mm 0,001

1.6. SISTEMA INGLS.

Los pases anglosajones utilizan un sistema de medidas basada en la yarda

imperial (yarda) y de sus derivados no decimales, en particular la pulgada

inglesa (inch).

En razn de la influencia anglosajona en la fabricacin mecnica se emplea en

forma frecuente para las medidas industriales, a la temperatura de 20 C, la

pulgada de 25,4 mm.

Sistema Ingls: medidas de longitud

NOMBRE SMBOLO VALORES EN:

yardas pies pulgadas

Unidad yarda yd 1 3 36

Submltiplos pies 1/3 1 12

pulgadas 1/36 1/12 1

1.7. NORMAS GENERALES DE MEDICIN.

Medicin es una operacin simple, sin embargo slo podr ser bien efectuada

por aquellos que se preparan para tal fin.

El aprendizaje de medicin deber ser acompaado por un entrenamiento,

cuando el alumno sea orientado siguiendo las normas generales de medicin.

FSICA Y QUMICA

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Normas generales de medicin:

1. Tranquilidad.

2. Limpieza.

3. Cuidado.

4. Paciencia.

5. Sentido de responsabilidad.

6. Sensibilidad.

7. Finalidad de la posicin de medida.

8. Instrumento adecuado.

9. Dominio del instrumento.

Recomendaciones.

Los instrumentos de medicin son utilizados para determinar magnitudes. La

magnitud puede ser determinada por comparacin y por lectura en una escala

o regla graduada.

Es deber de todo profesional, velar por el buen estado de los instrumentos de

medicin, mantenindose as por mayor tiempo su real precisin.

Evitar:

1. Choque, cadas, araazos, oxidacin y suciedad.

2. Mezclar instrumentos.

3. Medir piezas cuya temperatura, por quien las utiliza, las expone a una fuente

de calor, y se encuentra fuera de la temperatura de referencia.

4. Medir piezas sin importancia con instrumentos de mayor precisin.

Cuidados:

1. Usar proteccin de madera, caucho para apoyar los instrumentos.

2. Dejar a la pieza adquirir la temperatura ambiente, antes de tocarla con el

instrumento de medicin.

FSICA Y QUMICA

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REGLA GRADUADA.

El ms elemental instrumento de medicin utilizado en los talleres es la regla

graduada (escala). Es usada para tomar medidas lineales, cuando no se

requiere una gran precisin. Para que sea completa y tenga carcter universal

deber tener graduaciones del sistema mtrico y del sistema ingls.

Sistema mtrico: Graduacin en milmetros (mm): 1 mm = 1 m / 1000

Sistema Ingls: Graduacin en pulga = 1 / 36 yarda

La escala o regla graduada es construida preferentemente de acero, teniendo

su graduacin inicial situada en la extremidad izquierda. Es fabricada en

La regla graduada se presenta en varios tipos, conforme se ilustra en las

figuras siguientes:

Regla de apoyo graduada (canto de apoyo interno)

Regla de profundidad

Apoyo externo (graduacin en la otra cara)

57

16

FSICA Y QUMICA

22


La regla graduada se usa frecuentemente en los talleres, conforme se

muestran en las figuras siguientes:

Medida de piezas circulares con calibrador

Ajustando el comps exterior

FSICA Y QUMICA

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CARACTERSTICAS DE UNA BUENA REGLA GRADUADA.

1. Ser de acero inoxidable, preferentemente.

2. Tener graduacin uniforme.

3. Presentar trazos bien finos, profundos y destacados en color oscuro.

OBSERVACIN:

1. Evitar cadas y contacto con herramientas de trabajo.

2. Evitar flexionarla o torcerla, para que no curve o se quiebre.

3. Limpiarla despus de su uso, para remover el sudor y la suciedad.

4. Aplicarle una ligera capa de aceite fino, antes de guardarla.

GRADUACIN DE LA ESCALA:

Sistema Ingls ordinario:

1 = una pulgada. (IN) pulgada 1 IN = una pulgada. (INCH) palabra inglesa que significa PULGADA Representaciones de la pulgada:

0 1"

FSICA Y QUMICA

24


Las graduaciones de las escala son hechas dividindose la pulgada en 2, 4, 8,

y 16 partes iguales, extendiendo en algunos casos escalas con 32 divisiones.

0 1"1/2"

0 1 / 4 1 / 2 3 / 4 1"

4 tenemos: 1 / 4

sumando las fracciones, se obtendr:

1

4

1

4

1

2

1

4

1

4

1

4

3

4

" " ";

" " " "

0 1"

1/8

1/4

3/8

1/2

5/8

3/4

7/8

se tiene:

1

8

1

8

2

8

1

4

1

8

1

8

1

8

3

8

" " " ";

" " " "

0

1/16

1/8

3/16

1/4

5/16

3/8

1/2

7/16 9/16

5/8

11/16

3/4

13/16

7/8

15/16

1"

FSICA Y QUMICA

25


La distancia entre trazos es 1/ se tendr:

1

16

1

16

2

16

1

8

1

16

1

16

1

16

3

16

" " " ";

" " " "

La distancia entre trazos es 1/32 , sumando las fracciones se tendr:

1

32

1

32

2

32

1

16

1

32

1

32

1

32

3

32

" " " ";

" " " "

Graduaciones de la escala: Sistema mtrico decimal

1 metro = 10 decmetros

1 m = 10 dm

1 decmetro = 10 centmetros

1 dm = 10 cm

1 centmetro = 10 milmetros

1 cm = 10 mm

0 1 cm

Intervalo referente a 1 cm (ampliado)

La graduacin de la escala consiste en dividir 1 cm en 10 partes iguales.

0 1 cm

1 cm entre 10 = 1 mm

FSICA Y QUMICA

26


0 1cm

De acuerdo a la figura, el sentido de la flecha indica 10 mm

FSICA Y QUMICA

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PRCTICA N 01

Conversin de unidades de longitud: 1. Convertir de km a m:

a) 4 km b) 2 km

2. Convertir de m a cm: a) 5 m b) 20 m c) 10 m

3. Convertir de pulg a pies: a) 30 pulg b) 40 pulg

4. Convertir de pulg a cm:

a) 40 pulg b) 35 pulg

5. Convertir de yardas a pies a) 3 yardas b) 10 yardas 6. Convertir:

a) 2,5 m a cm d) 42 cm a m g) 2,4 Mm a m b) 4,2 cm a m e) 36 cm a m h) 3,6 km a cm c) 1,5 m a cm f) 12 cm a mm i) 62 mm a cm

7. Indicar a qu equivale la siguiente expresin:

8. S la velocidad de la luz en el vaco es de 300 000 km / s. Expresar dicha

velocidad en cm / s. 9. - 15

micro x mili

centi x pico E =

FSICA Y QUMICA

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Desarrollar las siguientes aplicaciones en el sistema ingls:

RESPUESTAS

Nota: Reducir todas las fracciones a la forma ms simple

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13 14

29


Desarrollar las siguientes aplicaciones en el sistema mtrico decimal:

RESPUESTAS

15 16 17 18 19 20

30


UNIDAD 02

MATERIA Y SUS CARACTERSTICAS

31


MATERIA Y SUS CARACTERSTICAS

2.1. MATERIA Y SUS ESTADOS FSICOS.

MATERIA. Es todo aquello que existe en el universo y que de alguna forma

impresiona a nuestros sentidos, o sea ocupa un lugar en el espacio y posee

masa. El agua, el aire, los metales, los animales, las plantas, etc., son formas

de materia.

MASA. Es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.

CUERPO. Es la porcin limitada de materia. Un yunque, un martillo, un alicate,

un engranaje, un tornillo de banco etc.; son ejemplos de cuerpos.

ESTADOS FSICOS DE LA MATERIA

Usted debe haber constatado que cuando se deja agua (estado lquido) en el

congelador durante un cierto tiempo, se transforma en hielo (estado slido);

haciendo hervir; se transforma en vapor (estado gaseoso).

Los estados fundamentales de la materia en la naturaleza son tres: Estado

slido, estado lquido y estado gaseoso.

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CARACTERSTICAS DE LOS TRES ESTADOS DE LA MATERIA

ESTADO

VOLUMEN

FORMA

FUERZAS DE ATRACCIN(FA)

Y REPULSIN(FR)

Slido Definido Definido FA > FR

Lquido Definido Del recipiente FA = FR

Gaseoso Indefinido Indefinido FA < FR

CAMBIOS DE ESTADO

Con la variacin del calor, la materia puede pasar de un estado a otro, segn la

figura:

1. Fusin 2. Vaporizacin 3. Licuefaccin 4. Solidificacin 5. Sublimacin 6. Sublimacin regresiva.

Cualquier estado gaseoso, lquido o slido est constituido por materia.

Luego de discutir con el grupo el tema estudiado, identificar a los que se

encuentran en estado slido, lquido y gaseoso: madera, lana, algodn, arena,

petrleo, mercurio, bromo, helio, ozono, aire, oro, ladrillo, hormign, acero,

caucho natural, cobre, papel.

33


34


2.1. PROPIEDADES DE LA MATERIA.

PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA. Son aquellas propiedades

que son comunes a todos los cuerpos:

1. Extensin: Propiedad por

la cual todos los cuerpos

ocupan un lugar en el

espacio es decir poseen

volumen.

2. Impenetrabilidad. El espa-

cio ocupado por un cuerpo

no puede ser ocupado por

otro al mismo tiempo.

3. Inercia. Todo cuerpo tiende

a mantener su estado de

reposo o movimiento

mientras no acte una

fuerza que modifique este

estado.

4. Divisibilidad. La materia

puede dividirse en partes

cada vez ms pequeas.

5. Porosidad. La materia no

es compacta las molculas

y tomos que la forman

estn separados por

espacios vacos, llamados

poros.

6. Atraccin: Entre las molculas de un mismo cuerpo o cuerpos diferentes, se

ejercen fuerzas de atraccin, segn esto se tiene:

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a) Cohesin: S la atraccin

molecular es de un mismo

cuerpo.

b) Adhesin: S la atraccin se

ejerce entre molculas de

cuerpos diferentes puestos en

contacto.

7. La Masa: Es la medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.

8. Peso: Es una fuerza externa de origen gravitacional, nos expresa la medida

de la interaccin entre la tierra y un cuerpo que se encuentra en sus

inmediaciones.

PROPIEDADES ESPECFICAS DE LA MATERIA.

Son aquellas propiedades que no son comunes a todos los cuerpos, las ms

importantes son:

1. Dureza: Resistencia que ofrecen los cuerpos slidos a ser rayados o

desgastados por la friccin.

Escala de Mohs: es una escala de dureza a nivel de laboratorio de

mineraloga, escala creada por Friedrich Mohs (1822).

1. talco 2. yeso 3. calcita 4. fluorita 5. apatito 6. feldespato 7. cuarzo 8. topacio 9. corindn 10. diamante

2. Maleabilidad: Propiedad de

poder reducirse a planchas o

lminas.

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3. Ductibilidad: Propiedad de

poder reducirse a hilos muy

delgados.

4. Flexibilidad: Propiedad por la

cual un cuerpo ha sido

deformado dentro de ciertos

lmites, recobra por s mismo su

forma primitiva.

5. Tenacidad: Resistencia que

ofrecen los cuerpos a ser

deformados o a ser seccio-

nados.

6. Fragilidad: Caracterstica de

quebrarse al recibir un impacto

o al querer cambiar su forma.

7. Conductibilidad: Propiedad de transmitir el calor y la electricidad.

8. La viscosidad: Es la resistencia que un fluido presenta al desplazamiento

de las molculas que la componen. Se puede medir en poise: Ejemplo,

lubricantes (aceites).

9. Tensin superficial: Es el efecto responsable de la resistencia que un

lquido presenta a la penetracin superficial.

2.2. MATERIALES: PROPIEDADES:

Los operarios y tcnicos especialistas trabajan con diferentes materiales de

acuerdo a su actividad. Para ello es necesario que cada especialista conociera

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por un lado las exigencias y necesidades existentes y por otro lado que

estuvieran informados exactamente de las propiedades de los diferentes

materiales a partir de estos dos datos puede elegirse el proceso de elaboracin

ms adecuado y las herramientas necesarias.

Por eso es importante conocer las propiedades de los materiales los cules se

clasifican en tres grupos: propiedades fsicas, qumicas y tecnolgicas.

PROPIEDADES FSICAS:

1. Propiedades Mecnicas:

Densidad: Es el cociente entre la masa del cuerpo (material) y su volumen. Es

decir es la medida de la concentracin de la masa.

D = m / v Unidades: kg / m3; kg / dm3; g / ml; etc.

Ejemplos de densidad en g / ml de algunos elementos: Os 22,61> Pt 21,45 > Au 19,3 > W 19,27 > Hg 13,5 > Pb 11,35 > Ag 10,5 > Cu 8,7 > Fe 7,86 > Sn 7,3 > Zn 7,13 > Ti 4,5 > Al 2,7 > Mg 1, 74 > Li 0, 53

Elasticidad: Es la propiedad de un material que no queda deformado despus

de haber actuado sobre l una fuerza o sea vuelve a su forma original.

F

Antes de actuar la fuerza Despus de actuar la fuerza

Plasticidad: Propiedad de un material que queda deformado despus de haber

actuado sobre l una fuerza, o sea que no vuelve a su forma original al

desaparecer la fuerza.

F

Antes de actuar la fuerza Despus de actuar la fuerza

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Rigidez: Se refiere a la rotura o fractura. Se distinguen resistencia a la traccin,

a la compresin, a la flexin, al corte o cizalladura y a la torsin.

Dureza: Es la resistencia que opone un material a la penetracin en l de otro

objeto, o sea a ser rayado.

Fragilidad: Capacidad de un material fracturarse con escasa deformacin.

Tenacidad: Es la propiedad inversa de la fragilidad. Los materiales tenaces

presentan considerable deformaciones plsticas bajo la accin de una fuerza

antes de llegar a romperse.

2. Propiedades Trmicas:

Punto de fusin: Es la temperatura que un slido tiene que alcanzar para

pasar al estado lquido. Ejemplos de punto de fusin de metales:

W 3422 > Pt 1768 > Fe 1538 > Au 1064 > Ag 961, 7 > Al 660 > Zn 419 > Pb 327 > Sn 232 > Hg -39 en C.

Punto de ebullicin: Es la temperatura que un lquido tiene que alcanzar para

pasar al estado gaseoso. Por ejemplo el punto de ebullicin del agua que es de

100 C, cuando la presin atmosfrica es determinada a nivel del mar.

Dilatacin trmica: Es el incremento del volumen del material al aumentar la

temperatura.

Capacidad calorfica: Es la cantidad de calor necesaria para elevar la

temperatura de un material en un grado Celsius.

C = Q / T, Unidades: cal / C

Calor especfico: Es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1 C la

temperatura de un gramo de determinada sustancia.

Ce = Q / m T, Unidades: cal / g C; J / g K ejemplo de algunos elementos en J / g K: Al 0,9 > Fe 0,46 > Cu = Zn 0,38 > Sn = Ag 0,23 > Au = Pb 0,13. El tcnico trabaja con tablas, la cantidad de materiales es muy extensa.

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Conductividad trmica: Es la propiedad de un material de conducir el calor a

travs de su estructura.

Ag > Cu > Au > Al.

3. Propiedades Elctricas:

Conductividad elctrica: Es la propiedad de un material de conducir la

corriente elctrica a travs de su estructura, ejemplo:

Ag > Cu > Au > Al

Permitividad. Constante que describe cmo un campo elctrico afecta y es

afectado por un medio. Est determinada por la tendencia de un material a

polarizarse ante la aplicacin de un campo elctrico y de esa forma anular

parcialmente el campo interno del material.

Resistencia a corrientes de fuga: Es la resistencia que presentan los

materiales aislantes a la corriente que circulan por la superficie del objeto

(corriente de fugas).

4. Propiedades Magnticas:

Permeabilidad. Capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar

a travs de ella campos magnticos, la cual est dada por la relacin entre la

induccin magntica existente y la intensidad de campo magntico que

aparece en el interior de dicho material.

Campo coercitivo. Se denomina as al campo de sentido contrario necesario

para anular el magnetismo remanente.

Induccin residual.

5. Propiedades pticas:

Color. Son las diferentes sensaciones que la luz produce en el ojo humano.

Se ve el color de las cosas porque cuando la luz blanca incide sobre una

superficie, esta absorbe parte de los rayos incidentes y refleja el resto.

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Brillo. Es la propiedad de un material de poder reflejar la luz cuando llega a su

superficie.

Transparencia.

PROPIEDADES QUMICAS:

1. Resistencia a la corrosin: Es la propiedad de los de los materiales que se

opone a su destruccin qumica o electroqumica con el medio ambiente.

2. Resistencia al descascarillado: Se refiere a la reaccin del aire y de gases

de hornos a elevadas temperaturas.

3. Resistencia a los cidos (H+): Es la propiedad de los materiales que se

oponen a su destruccin por accin cida.

4. Resistencia a las bases (OH-): Es la propiedad de los materiales que se

oponen a su destruccin por bases o hidrxidos.

PROPIEDADES TECNOLGICAS:

1. Colabilidad: Es la propiedad de un material metlico de ser fundido, alearse

y formar lingotes al enfriarse solidificando en un molde.

2. Maleabilidad: Propiedad de un material de convertirse en planchas o

lminas cuando es sometido a esfuerzos de compresin.

3. Soldabilidad: Es la propiedad de un material de poderse unir as mismo o

con otro metal donde es indispensable el uso del calor.

4. Maquinabilidad: Significa que el material puede ser mecanizado por

arranque de virutas.

5. Resistencia al desgaste: Es la oposicin al desgaste indeseado de la

superficie del material, por ejemplo debido al rozamiento.

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6. Conformabilidad en fro: Propiedad de un material de poder trabajarse en

fro, en un rango de permisibilidad. Temperaturas menores o iguales a la

temperatura del medio ambiente.

7. Resistencia al calor: Es la resistencia de un material a su destruccin a

causa de temperaturas elevadas. Temperaturas mayores a la del medio

ambiente.

8. Utilidad en caliente: Es la propiedad de un material que puede ser

empleada a altas temperaturas.

2.3. CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES.

En este tema va a conocer la clasificacin de los materiales utilizados en

metalurgia; y en la industria manufacturera.

Para ello se procede segn criterios tecnolgicos, esto es, los elementos, sus

compuestos y aleaciones se clasifican en grupos de propiedades y aplicaciones

de tcnicas similares.

Por tanto, cuando se hable de metales no se refiere exclusivamente a los

elementos sino tambin a sus aleaciones.

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M

A

T

E

R

I

A

L

E

S

METALES

FRREOS

NO FRREOS

COLADOS

ACEROS(% DE CARBONO

0, 1 A 1,76)

LIGEROSdensidad < 5 g / cm

3

PESADOSdensidad > = 5 g / cm

3

NO

METALES

N

A

T

U

R

A

L

E

S

CAUCHO

LUBRICANTES

MADERA

A

R

T

I

F

I

C

I

A

L

E

S

PLSTICOS

ELECTRNICOS

CUERO

CERMICOS

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Los materiales naturales: Se obtienen de la elaboracin y transformacin de

materias primas, por ejemplo la madera, los cueros, el caucho entre otros.

Los materiales artificiales: Se fabrican fundamentalmente mediante

procedimientos qumicos. Un grupo de ellos lo constituyen los plsticos.

2.4. CRISTALIZACIN DE LOS METALES.

Los metales se diferencian considerablemente de los dems materiales por su

estructura cristalina y propiedades.

Una de las caractersticas de los metales es la distribucin de sus tomos en

una estructura tridimensional. Cuando se solidifican las fundiciones metlicas

aparecen cristales en diferentes puntos que se forman totalmente

independientes unos de otros.

Las cuatro fases de este proceso se encuentran representadas

esquemticamente en la figura:

La estructura cristalina de los metales es tambin la causa de su brillo

caracterstico.

Color: excepto el cobre y el oro, as sus aleaciones, todos los dems metales

tienen color gris blanco con brillo azulado en algunos.

Otras caractersticas de los metales son: Tenacidad, Maleabilidad,

Conductividad trmica y elctrica.

Se denomina metales ligeros, aquellos cuya densidad es menor que 5 g / cm3;

y pesados aquellos cuya densidad es mayor o igual a 5 g / cm3.

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PRCTICA N 02

1. Definir el concepto de materia y cuerpo.

2. Escribir cinco ejemplos de materia y cuerpo respectivamente.

3. De los siguientes conceptos, agrupar los que son materia o cuerpo: agua,

aire, pinza, tiza, torno, plomo, motor, gasolina, tornillo de banco, yunque,

mesa de dibujo.

4. A qu se denominan propiedades generales y especficas de la materia?

Cules son estas propiedades, escribiendo un ejemplo de cada

propiedad?

5. De las siguientes sustancias agrupe las que son dctiles y maleables:

cobre, madera, plomo, hierro, carbn, concreto, azufre, aluminio.

6. Cules son las propiedades qumicas y tecnolgicas de los materiales?

7. Mencionar 5 ejemplos de propiedades mecnicas dentro de propiedades

fsicas de los materiales.

8. En qu consiste la cristalizacin?

9. Cules son los estados fundamentales de la materia y porqu se

caracterizan cada uno de ellos?

10. Mencionar 3 ejemplos de estado slido, lquido y gaseoso respectivamente.

11. Cules son las principales diferencias que existe entre metales y no

metales?

12. De los siguientes elementos agrupe a los metales y no metales: carbono,

cobre, zinc, azufre, cloro, estao, mercurio, oxgeno, nen, argn, platino,

sodio.

13. Describir la diferencia entre la zona plstica y la zona elstica en los

materiales.

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14. Explicar la diferencia entre rigidez, tenacidad y dureza de un material.

15. Explicar la diferencia entre capacidad calorfica, conductividad trmica y

calor especfico.

16. Escribir 10 ejemplos del cuadro de clasificacin de los materiales.

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UNIDAD 03

TOMO, MOLCULA Y SUSTANCIA

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3.1. CONSTITUCIN DE LA MATERIA.

La materia se considera constituida por pequeas porciones llamadas

partculas. Ests se hallan formadas por partes ms pequeas llamadas

molculas. Las molculas, a su vez, estn constituidas por partes ms

pequeas an, llamadas tomos, lo que constituyen la unidad de la materia.

tomoscuerpo

Proceso

Mecnico

Proceso

FsicoProceso

Qumico

partculas molculas

Concepto actual del tomo.

El tomo es la partcula ms pequea de un elemento qumico que conserva

las propiedades de dicho elemento. Est constituido por dos partes:

El Ncleo. Es la parte central del tomo, muy pequeo y de carga positiva.

Contiene dos tipos de partculas fundamentales, los protones y los neutrones

(a excepcin del hidrgeno). Posee casi la totalidad de la masa atmica

(99,99% de dicha masa).

Electrsfera o Zona Extranuclear. Es un espacio muy grande (constituye el

99,99% del volumen atmico), donde se encuentran los electrones.

En resumen, las partculas fundamentales del tomo son tres: electrones

(partculas negativas, e-), protones (partculas positivas, p+) y neutrones

(partculas neutras, n0).

NCLEO

ELECTRSFERA

El tomo

de Litio

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Este modelo es el ms sencillo y explica muchas de las caractersticas y

propiedades de los tomos. El tomo representado es de litio, presenta 3

protones, 4 neutrones y 3 electrones. En la electrsfera, las regiones ms

oscuras corresponden a las zonas donde existen la mayor probabilidad de

encontrar electrones.

Este modelo tambin se puede explicar a la formacin de molculas, el cual se

define como un conjunto de dos o ms tomos que puede ser de tomos de un

mismo elemento o tomos de elementos qumicos diferentes, como por

ejemplo en la molcula del agua.

3.2. ESTRUCTURA DE LA MATERIA.

De acuerdo al grado de cohesin y movilidad de las partculas (tomos, iones o

molculas) estas forman los tres estados fundamentales de la materia que son

slido, lquido y gaseoso. Hay competencia entre las fuerzas de atraccin

(cohesin) que buscan ordenar las molculas y las fuerzas de repulsin que

buscan desordenarlas.

Comparacin de algunas propiedades de los estados de la materia

Estado Fsico Slido Lquido Gaseoso

Diagrama de sus partculas

Forma Definido Variable Indefinido

Volumen Definido Definido Indefinido

Fuerzas

Intermoleculares

Fcohesin > Frepulsin Fcohesin = Frepulsin Fcohesin < Frepulsin

Compresibilidad Incompresible Muy pequea Grande

Tipo de movimiento molecular

Vibratorio Vibratorio y resbalamiento

Gran movimiento traslacional

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3.3. MEZCLA Y COMBINACIN.

Mezcla y combinacin aparentemente tratan de lo mismo, pero sin embargo

tienen diferentes conceptos.

Mezcla. Es la reunin de dos o ms sustancias en cantidades indeterminadas,

sin alterar la estructura de los componentes.

Ejemplos de mezclas:

- La atmsfera es una mezcla de diversos gases, entre ellos el oxgeno y el

nitrgeno.

- Las aleaciones son ejemplos de mezclas.

- El agua potable, agua de ros, mares y lagos.

- Agua y aceite.

- Limaduras de hierro y azufre en polvo.

- Suspensiones, coloides, etc.

Las mezclas pueden tener diferentes aspectos a simple vista o con la ayuda de

instrumentos, de ah que pueden existir mezclas homogneas y heterogneas.

Mezclas homogneas, o tambin llamadas soluciones, son aquellas que a

simple vista no se puede diferenciar la separacin de los componentes; por

lo tanto, constituyen una masa homognea pues cualquier porcin que se

tome tendr la misma composicin y propiedades. Dentro de ellas se tienen

el agua azucarada, las aleaciones, agua regia, las bebidas gasificadas entre

otros.

Mezclas heterogneas, son aquellas que a simple vista o con ayuda de un

microscopio, se diferencian la separacin de sus componentes y cualquier

porcin que se tome tendr composicin y propiedades diferentes. Algunos

ejemplos de este tipo de mezcla son el agua y el aceite, las suspensiones,

los coloides, mezcla de arena y agua, etc.

En la mezcla heterognea se encuentran a las suspensiones y a las mezclas

del tipo coloidal.

Indicar en los ejemplos de abajo los casos de mezclas heterogneas y los

casos de soluciones (mezclas homogneas).

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SUSTANCIA MEZCLADA TIPO DE MEZCLA

Agua y aceite comn

Agua y sal

Agua y laca

Agua y alcohol

Alcohol y laca

Combinacin. Es todo cambio que ocurre en las sustancias de tal manera que

afecta su naturaleza interna, como consecuencia de ello aparecen nuevas

sustancias, con propiedades diferentes es decir se ha producido una reaccin

qumica.

Ejemplo:

- El agua es la resultante de la combinacin del oxgeno con el hidrgeno. Los

componentes son los gases, y da como resultado un lquido.

- La reunin de azufre y hierro en polvo es una mezcla, los componentes

mantienen sus propiedades y se les puede separar por medio de un imn, el

cual se adhiere el hierro dejando libre el azufre. Calentndose esta mezcla

se logra una incandescencia que se propaga por la masa. Una vez fra

queda un cuerpo negruzco que es una verdadera combinacin. El producto

se denomina sulfuro de hierro, y sus propiedades son distintas al azufre y al

hierro.

DIFERENCIA ENTRE MEZCLA Y COMBINACIN.

MEZCLA COMBINACIN

1. No se afecta la estructura molecular de los componentes.

1. Afecta la estructura molecular de los componentes.

2. Las sustancias mantienen sus propiedades.

2. Las sustancias pierden sus propiedades.

3. No resulta una nueva sustancia. 3. Da como resultado una nueva sustancia.

4. Las cantidades son indeterminadas. 4. Las cantidades son fijas segn las sustancias.

5. Se pueden separar los componentes.

5. No se puede separar los componentes por medios fsicos, y difcilmente por medios qumicos.

6. No se produce reaccin qumica. 6. Se produce reaccin qumica.

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Soluciones. Una solucin es una mezcla homognea de dos o ms

sustancias. Una de estas sustancias se llama solvente, y por lo regular es el

componente que est presente en mayor cantidad. Las dems sustancias de la

solucin se denominan solutos, y se dice que estn disueltas en el solvente.

Qu sucede cuando se prepara una solucin de agua azucarada?

Los cristales de azcar se separan en muchas molculas de azcar mezclado

con el agua el azcar contina siendo azcar, y el agua continua siendo agua.

Ejemplos de soluciones:

Estado de la solucin

Estado del disolvente

Estado del soluto Ejemplo

Gas Gas Gas Aire

Lquido Lquido Gas Oxgeno en agua

Lquido Lquido Lquido Alcohol en agua

Lquido Lquido Slido Sal en agua

Slido Slido Gas Hidrgeno en paladio

Slido Slido Lquido Mercurio en plata

Slido Slido Slido Plata en oro

Existen muchas soluciones de uso importante en la industria y el hogar. De los

solventes ms usados, el agua es el ms comn. Un simple refresco hecho en

casa nos lo muestra, pues est hecho con los siguientes ingredientes que

forman una solucin: agua potable, esencia de fruta y azcar.

Para limpiar materiales de grasa debe usarse una sustancia que disuelva la

grasa, ya que el agua no es el indicado para esto, se pueden utilizar algunos

disolventes como kerosene entre otros.

En la industria se emplean muchos solventes conforme a la necesidad. Los

ms comunes son:

- Kerosene.

- Esencia de trementina (aguarrs) para tinturas.

- Alcohol para hacer barnices.

- Nafta.

- Thinner.

- Agua regia.

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3.4. ELEMENTO QUMICO.

El agua est formada por dos tipos de tomos: hidrgeno y oxgeno.

A cada tipo de tomo que conforman, a las sustancias simples y compuestas

se le denomina elemento qumico.

Los elementos qumicos son sustancias qumicamente no fraccionables. Estn

formados por un solo tipo de tomos.

As el agua est formada por dos elementos qumicos: Hidrgeno y Oxgeno.

Los elementos qumicos estn ordenados y clasificados en la tabla peridica y

sus propiedades estn en funcin de su nmero atmico (Z) o nmero de

protones.

Smbolos de los elementos qumicos.

Los elementos qumicos se representan, abreviadamente, por letras llamadas

smbolos. Algunos ejemplos:

ELEMENTO SMBOLO ELEMENTO SMBOLO

Hidrgeno H Cloro Cl

Oxgeno O Uranio U

Carbono C Azufre S

Nitrgeno N Aluminio Al

Calcio Ca Magnesio Mg

Sodio Na Hierro Fe

Cobre Cu Plata Ag

Oro Au Estao Sn

Cromo Cr Silicio Si

Zinc Zn Plomo Pb

Mercurio Hg Manganeso Mn

Cobalto Co potasio K

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Frmula qumica.

Las sustancias estn representadas, tambin abreviadamente, por notaciones

qumicas llamadas frmulas, as se tiene por ejemplo:

SUSTANCIA FRMULA

Agua H2O

Gas carbnico CO2

Cloruro de sodio (sal de cocina) NaCl

Carbonato de calcio CaCO3

xido de mercurio II HgO

Gas hidrgeno H2

cido sulfrico H2SO4

Hidrxido de sodio NaOH

cido ntrico HNO3

cido actico CH3COOH

cido clorhdrico HCl

Alcohol etlico C2H5OH

Gas propano C3H8

Gas metano CH4

Gas amoniaco NH3

Acetileno C2H2

SMBOLO FRMULA

- Designa a un elemento - Designa al tipo de sustancia.

- Consta de una letra mayscula sola o acompaada de otra letra minscula.

- Consta del conjunto de letras que representan a los elementos que conforman al tipo de sustancia.

- No especfica cantidades sino solo el nombre del elemento.

- Indica la cantidad de tomos de cada elemento que conforman al tipo de sustancia.

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3.5. QUMICA Y SUS APLICACIONES.

La qumica es una ciencia experimental de gran importancia. Ella se ocupa del

estudio de la estructura de las sustancias, sus propiedades y transformaciones

en otras sustancias. Las sustancias qumicas tienen aplicacin en todos los

sectores de la vida, como se ve en los ejemplos siguientes:

3.6. FENMENOS.

Fenmeno es todo cambio, transformacin o proceso que se da en la

naturaleza.

Fenmeno Fsico. Es el proceso de cambio fsico que ocurre en una

sustancia, sin que se afecte la naturaleza interna de una sustancia. Se

puede representar de la siguiente forma:

Fenmeno fsico: A + B A + B

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Son ejemplos de fenmenos fsicos los diferentes cambios de estado fsico

como fusin, vaporizacin, sublimacin entre otros.

Fenmeno Qumico. Es todo cambio que ocurre en una sustancia de tal

manera que afectan la estructura interna de las sustancias, como

consecuencias de ello aparecen nuevas sustancias, con propiedades

diferentes a las sustancias iniciales (se produce una reaccin qumica). Se

puede representar as:

Fenmeno Qumico: A + B C + D + E (Reaccin qumica)

Ejemplo: Oxidacin, fermentacin, corrosin, combustin, acidificacin,

sntesis.

3.7. ALEACIONES.

En este captulo se estudiar el concepto de aleacin pero desde el punto de

vista fsico (fenmeno fsico).

Se denomina aleacin a la mezcla homognea de dos o ms metales o de uno

o ms metales con algunos elementos no metlicos, que se obtiene

generalmente por fusin de los componentes.

Fusin (acero)

Es raro que un metal simple posea todas las propiedades que se requieran en

una aplicacin determinada, por lo que se recurre a la aleacin de los metales

en proporciones convenientes, para obtener un nuevo metal con las

caractersticas deseadas.

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El mtodo ms usual para alear metales es por fusin de los componentes en

un crisol. Existen tambin procedimientos especiales como el de cementacin y

el de sinterizacin.

Cementacin. Se realiza calentando una pieza metlica en presencia de un

confiere nuevas propiedades. La cementacin de piezas como engranajes con

carbono tienen por objeto aumentar la proporcin de este elemento en la capa

superficial y hacerla ms dura y resistente.

Sinterizacin. Se emplea para obtener piezas moldeadas que no pueden ser

forjados, fundidos o labrado por mtodos comunes. Los distintos componentes

se reducen a polvos, se mezclan y se vierten en moldes calientes donde una

prensa los somete a fuertes presiones. La accin conjunta de la compresin del

calor obliga a los granos a soldarse unos con otros an cuando la temperatura

no lo ha fundido.

CEMENTACIN

SINTERIZACIN

TIPOS DE ALEACIONES.

- Acero. Es una aleacin de hierro y carbono. El carbono es el que ejerce

mayor influencia sobre las propiedades del acero y de las fundiciones. La

facilidad de trabajo de estos materiales depende en gran parte del carbono.

Debido a que el carbono otorga dureza a esta aleacin.

- Latn. Es de color amarillo claro o amarillo oro. Depende del contenido de

cobre. Se obtiene de mezclar Cu y Zn. El latn tiene mayor resistencia que el

cobre puro metlico. El agua de mar ataca al latn es decir la corroe.

- Bronce. Es una aleacin con un contenido de cobre (60%) y de uno o varios

elementos (Sn, Al, Pb, Si, Mn, Ni, Be), obtenindose as distintos tipos de

bronce (Bronce al estao, bronce al aluminio, etc.).

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Estas aleaciones varan entre blandas y duras; funden bien y se mecanizan

con facilidad, resisten la corrosin y el desgaste.

Cada tipo de bronce tiene propiedades caractersticas. Su color vara del rojo

oro al amarillo oro.

- Latn rojo (Bronce al Zinc). Es una aleacin de Cu, Sn y Zn, en la que

predomina el cobre. Es resistente a la corrosin y al desgaste, funde bien y

se mecaniza con facilidad. Su color es amarillo rojizo.

Aplicaciones del acero y fundicin gris Aplicacin del bronce y del latn

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PRCTICA N 03

CUESTIONARIO:

1. Cul es la constitucin de la materia o divisin de la materia?

2. Qu diferencia hay entre una molcula y un tomo?

3. Dibujar el esquema de un tomo e indicar sus elementos.

4. Qu diferencia existe entre elemento qumico y compuesto qumico?

5. De los siguientes ejemplos separe en grupos a los elementos, compuestos

qumicos y mezclas: agua, cobre, plomo, cido sulfrico, acetileno, carburo

de calcio, oxgeno, hidrgeno, carbono, cinc, agua dura, aire, mercurio, sal

comn, agua potable, vinagre.

6. Qu diferencia hay entre smbolo y frmula?

7. Escribir los smbolos de los siguientes elementos: cobre, plomo, hierro,

cromo, cinc, estao, aluminio, mercurio, platino, plata, carbono, oxgeno,

hidrgeno, azufre.

8. A qu se llaman gases inertes y cules son?

9. Qu son fenmenos y como se clasifican?

10. Agrupar a los fenmenos fsicos y fenmenos qumicos: oxidacin de un

metal, calentamiento de un hierro, evaporacin del agua, combustin de

la gasolina, fermentacin de azcar, rotura de una pieza, fusin de un

metal, reaccin de un cido sobre un metal, la fermentacin de la

mantequilla, ebullicin del agua, la formacin del arco iris, la combustin

del gas propano, la reflexin de la luz.

11. Qu diferencia hay entre mezcla y combinacin?, mencionar tres

ejemplos de cada uno.

12. A qu se llama aleacin?

13. De qu manera se efecta una aleacin?

59


14. Qu elementos son lquidos a temperatura ambiente?

15. Definir el concepto de solucin. Indicar 5 ejemplos.

16. Cules son las aleaciones ms comunes?

60


UNIDAD 04

CINEMTICA

61


CINEMTICA.

Parte de la mecnica, que tiene por finalidad describir todos los tipos posibles

de movimiento mecnico sin relacionarlo con las causas que determinan cada

tipo concreto de movimiento.

Un cuerpo est en movimiento con respecto a un punto elegido como fijo,

cuando vara su distancia a ese punto a medida que transcurre el tiempo. Esto

significa que un cuerpo se mueve cuando se acerca o aleja de otro cuerpo que

se toma como fijo y que se toma como punto de referencia.

3.1. ELEMENTOS BSICOS DEL MOVIMIENTO.

Mvil: Todo cuerpo o partcula en movimiento.

Trayectoria: Lnea y/o curva que describe en el espacio el mvil al

desplazarse de una posicin a otra.

Espacio: Medida de la longitud de la trayectoria.

Tiempo: Duracin del movimiento.

62


3.2. MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORME (MRU).

El movimiento rectilneo uniforme, es aquel movimiento realizado por un mvil

durante el cual describe una trayectoria rectilnea, a velocidad constante o

uniforme.

As se tiene por ejemplo, que si un cuerpo se mueve en lnea recta y avanza

invariablemente 15 cm en cada segundo (es decir que cada vez que se mida lo

que recorre en un segundo se encuentra que son los 15 cm), este cuerpo

recorre espacios iguales en tiempos iguales.

1s 1s 1s 1s 1s

15 cm 15 cm 15 cm 15 cm 15 cm

Se emplea para el movimiento rectilneo uniforme la siguiente ecuacin:

t

e V

Donde: v: velocidad; e: espacio; t: tiempo

Velocidad. Del concepto de velocidad (espacio recorrido en cada unidad de

tiempo) se deduce su frmula, que es tambin la frmula fundamental del

movimiento uniforme.

Si se dice

significa que este cuerpo recorre 60 km en cada hora.

Unidad de velocidad. Las unidades ms usuales en las que generalmente

se expresan las velocidades son: m / s; km / h; m / min.

Aplicacin del MRU:

Un automvil recorre 360 km en 5 h. Cul es su velocidad en km / h, y

en m / s?

63


m/s 20 s 000 18

m 000 360

t

e V b)

h / km 72h 5

km 360

t

e V a)

s 000 18 h 5 t

m 000 360 km 360 e

XV

3.3. MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (MRUV).

Es aquel movimiento realizado por un mvil el cual describe una trayectoria

rectilnea con aceleracin constante.

Por ejemplo en la figura se observa que en cada segundo transcurrido, la

velocidad se va incrementando en 2 m / s y los espacios que recorre aumentan

progresivamente.

1 s 1 s 1 s 1 s

1 m/s 3 m/s 5 m/s 7 m/s 9 m/s

2 m 4 m 6 m 8 m

Aceleracin. Es el aumento o disminucin constante que experimenta la

velocidad en cada unidad de tiempo.

naceleraci :a

tiempo:t

velocidadde variacin:v

t

va

Unidades del MRUV. La aceleracin se puede expresar en: m / s2; pies /

s2; km / s2.

64


Leyes del MRUV.

- La aceleracin permanece constante.

- En iguales intervalos de tiempo, el mvil experimenta los mismos cambios

de velocidad; es decir la variacin de velocidad permanece constante.

Frmulas del MRUV. Las ecuaciones que estn relacionadas con el

movimiento uniformemente variado son:

t).2

V V(e

2

a.t t .V e

2.a.e V V

a.t V V

21

2

1

2

1

2

2

12

Donde:

v1: es la velocidad inicial, v2: es la velocidad final,

a: es la aceleracin, e: espacio,

t: tiempo.

En las ecuaciones se usa el signo (+) si la velocidad aumenta, es decir el

movimiento es acelerado y se usa el signo (-) si la velocidad disminuye, es

decir el movimiento es desacelerado. Si un mvil parte del reposo ello

significa que su velocidad inicial vale cero.

Aplicacin del MRUV:

Qu velocidad tiene un vehculo que parte de reposo a los 15 s de su partida,

si el motor le imprime una aceleracin de 2,4 m / s2?

s

m 36154,2V

:ecuacin laEn

s 15t

s

m 2,4a

V

0V

:Datos

a.t VV

2

2

2

1

12

x

X

65


3.4. MOVIMIENTO CIRCULAR.

Un cuerpo tiene movimiento circular cuando la trayectoria que sigue es una

circunferencia. Por ejemplo, si al extremo de un hilo se ata un cuerpo y se

revolea, el cuerpo se mover con movimiento circular, porque se desplaza

sobre una circunferencia.

Elementos bsicos del movimiento circular.

- Longitud de arco (S): Expresa el espacio recorrido por un mvil. Es una

porcin de circunferencia.

- Es el ngulo central que

barre el mvil con respecto a un observador ubicado en el centro. Tal

como se observa en la figura:

SR

R

Donde: S: longitud de arco R: es el radio de la circunferencia descrita por el mvil.

: ngulo central (se expresa en radianes)

- Perodo (T): Es el tiempo que emplea un mvil en realizar una vuelta

completa.

66


- Frecuencia (f): Es el nmero de revoluciones o vueltas realizado por un

mvil en cada intervalo de tiempo definido. Matemticamente la

frecuencia es la inversa del perodo.

:donde RPM, RPS, :f

T

1 f

tiempo

vueltasde Nf

s

Re

s

vueltas RPS

v

min

Re

min

vueltas RPM

v

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (MCU). Es aquel movimiento efectuado

por un mvil con velocidad tangencial o lineal constante. Barre ngulos

centrales iguales en tiempos iguales y recorre longitud de arcos iguales en

tiempos iguales.

Velocidad lineal (V). Denominado tambin velocidad tangencial, expresa la

rapidez de un mvil en recorrer una porcin de circunferencia, se le

representa tangente a la trayectoria.

SR

R

V

V

La velocidad tangencial queda definida de la siguiente manera:

f R 2T

R 2 V

V: velocidad tangencial o lineal (cm / s; m / s, pies / s). R: radio T: perodo f: frecuencia

Velocidad angular (W). Expresa la rapidez con la cual un mvil barre un

ngulo central.

67


R

R

V

V

W

La velocidad angular queda definida de la siguiente manera:

f 2W W: velocidad angular (rad/s). f: frecuencia

Relacin entre la velocidad lineal y la velocidad angular:

RW x V

Donde:

V: velocidad lineal o tangencial.

W: velocidad angular.

R: radio.

Aplicacin de la velocidad lineal y la velocidad angular:

La volante de una mquina tiene 0,4 m de radio y gira a 480 rpm. Cul es su

velocidad lineal y angular?

Datos:

R = 0,4 m f = 480 rpm = 8 rps

Aplicando las ecuaciones respectivas:

Clculo de la velocidad lineal o tangencial:

m/s 20,098 x 0,4 x 3,14 x 2 V

f R 2 V

Clculo de la velocidad angular:

rad/s 50,248 x 3,14 x 2 W

f 2W

68


PRCTICA N 04

CUESTIONARIO:

17. Cmo se define el movimiento rectilneo uniforme?

18. Cmo se define la velocidad?

19. Cmo se define el movimiento rectilneo uniformemente variado?

20. Qu es la aceleracin?

21. Cundo un movimiento es circular?

22. A qu se denomina velocidad lineal y velocidad angular, establecer su

frmula y unidades?

23. Un mvil con velocidad

p.m.?

24. Una rueda de 50 cm de dimetro describe un arco de 78,5 cm en un

segundo. Cul es su frecuencia en RPM?

25. Cul es la velocidad longitudinal de la mesa de la fresadora si una pieza

de 400 mm de longitud es recorrida por la fresa en 5 min?

69


26. Dos mviles se encuentran separados una distancia de 600 m. En un

cierto instante parten uno hacia el otro con velocidades de 40 m/s y

20 m/s. Hallar el tiempo que demoran en encontrarse.

27. Hallar la velocidad final de un mvil, si este parte con una velocidad inicial

de 50 m/s; al cabo de 4 s; si tiene una aceleracin de 1 m / s2.

28. Una hlice de 5 paletas gira a razn de 360 RPM, si la longitud de cada

paleta es 0,5 m. Hallar la velocidad tangencial en los extremos de las

paletas.

29. Qu espacio recorre un mvil que parte con una velocidad de 15 m/s

durante 2 s y tiene una aceleracin de 4 m/s2?

30. Un vehculo recorre 60 m teniendo una velocidad inicial de 10 m/s y una

velocidad final de 20 m/s. Calcular el tiempo empleado?

31. Calcular la aceleracin que adquiere mvil que recorre 10 m, teniendo

una velocidad inicial de 2 m/s y una velocidad final de 6 m/s.

32. Una rueda logra dar 5 vueltas en 20 s, si el giro es uniforme, hallar la

velocidad angular de la rueda.

33. Qu velocidad angular tiene una turbina Pelton cuando gira con una

frecuencia de 300 RPM?

34. La silla de carrusel tiene una velocidad angular de 2 rad/s y una velocidad

lineal de 8 m/s, halle su radio de giro.

35. Un rodillo trabaja a 660 RPM. Qu ngulo barre este rodillo en 5 s?

36. Si un mvil posee una velocidad lineal de 4 m/s, encontrar la velocidad

angular, siendo el radio 10 m. V = 4 m/s

R= 10 m

70


UNIDAD 05

ENERGA

71


ENERGA

4.1. ENERGA.

La energa es lo que hace posible que los cuerpos tengan la capacidad de

realizar un trabajo.

Se sabe que en la naturaleza se presentan diversas y muy complejas formas

de movimiento como el movimiento mecnico, el movimiento molecular, el

movimiento de los electrones en un tomo, pero es importante destacar y tener

presente que el movimiento es debido a las diversas interacciones que se dan

entre los cuerpos, partculas, en toda la naturaleza, de lo expuesto se entiende

por energa como la medida de las diversas formas de movimiento e

interacciones que se presenta en la naturaleza.

Segn el concepto de la fsica moderna, materia y energa son una misma cosa

en diferentes aspectos: energa es la materia enrarecida y la materia es

energa condensada.

Formas de energa.

Energa mecnica:

a) Energa cintica: Es aquella forma de energa asociada a un cuerpo

debido a su movimiento de traslacin y rotacin. La energa cintica

asociada al movimiento de traslacin depende de la masa del cuerpo y de

su velocidad. Por ejemplo un auto que viaja a gran velocidad posee

energa cintica.

b) Energa potencial: Existen diversas formas de energa potencial as

tenemos la energa potencial elstica que posee un resorte comprimido o

estirado, energa potencial gravitatoria entre otros.

72


La energa potencial gravitatoria, es aquella energa que tienen los

cuerpos en reposo, situados a cierta altura con respecto a un plano de

referencia elegido arbitrariamente. Esta energa aumentara cuanto mayor

sea la altura en que se encuentra y cuanto mayor sea su peso.

Energa hidroelctrica: Electricidad generada por la energa del flujo de

agua.

Energa elica: Es la energa del aire en movimiento.

Energa solar: Energa obtenida del sol almacenando su calor o

transformando sus rayos en electricidad. As por ejemplo tenemos los

calentadores solares, los paneles solares, los paneles fotovoltaicos o

celdas solares transforman los rayos del sol en electricidad, la que se

almacena en una batera.

Energa qumica: Es aquella forma de energa que se obtiene

generalmente de las reacciones qumicas, por ejemplo de la combustin

que se libera un cantidad de calor, tal es el caso de la quema de

combustibles (gasolina, petrleo, etc.).

Energa geotrmica: aprovecha el calor interno de la tierra. Como en

algunos lugares las rocas subterrneas son muy calientes, se instalan

caeras para calentar el agua.

La energa se puede transformar de una forma a otra, as se puede observar

que la energa elctrica al llegar al filamento de la lmpara se transforma en

otro tipo de energa que es la energa luminosa.

73


Cuando se lima una pieza, se utiliza energa mecnica, que se transforma en

energa calorfica.

4.2. CALOR.

El calor es una forma de energa, aplicable a los ms diversos fines, y se hace

presente cuando entre un cuerpo y el ambiente que lo rodea existe una

diferencia de temperatura.

Fuente de calor. Cualquier dispositivo capaz de producir calor se llama

FUENTE DE CALOR.

Las fuentes de calor se pueden clasificar en Naturales y Artificiales.

Naturales: El sol es la principal fuente de calor natural. Adems de

ENERGIA LUMINOSA, ese astro enva a la tierra ENERGIA TRMICA,

causante de la existencia de vida en nuestro planeta.

Artificiales: Pueden ser de los siguientes tipos:

- Fsicas.

- Qumicas.

Fsicas. Rozamiento, choque, pasaje de la corriente elctrica a travs de

resistencia.

Qumicas: Combustin.

74


El calor es una de las formas de energa. Los cuerpos estn formados por

unos corpsculos muy pequeos llamados molcula. Estas molculas estn en

constante movimiento, teniendo por ello una energa cintica. Como

consecuencia de esta energa cintica, el cuerpo tiene una cantidad de calor. El

calor provoca en los cuerpos un aumento de tamao (dilatacin), y si el calor

alcanza valores lo suficientemente grandes, provoca en el cuerpo un cambio de

su estado fsico (fusin, evaporacin).

Calculo del calor. El calor se puede calcular en funcin de la masa del

cuerpo, la naturaleza del mismo y la diferencia de temperatura existente

entre l y el ambiente que lo rodea.

Q m Ce T. .

Donde:

Q: cantidad de calor que un cuerpo gana o pierde.

m: masa del cuerpo.

Ce: calor especfico del cuerpo.

T = (T2 T1): diferencia o variacin de temperatura.

T2: temperatura final.

T1: temperatura inicial.

Las unidades para medir el calor son: la calora, llamada tambin calora

gramo y la kilocalora o calora grande. Para la medicin se emplea el

calormetro.

Se llama CALORA a la cantidad de calor necesario para elevar en 1C la

temperatura de 1 gramo de agua.

1000 caloras = kilocalora

CALOR ESPECFICO (Ce): Representa la cantidad de calor que debe ganar

o perder la unidad de masa de una sustancia con la finalidad de elevar o

reducir su temperatura en un grado.

Para el agua: Ce H2O = 1 cal / gC = 1 kcal / kgC

75


Calores Especficos de algunos metales:

Metal Ce: kcal / kg C

Aluminio 0,227

Hierro 0,113

Cinc 0,093

Cobre 0,093

Bronce 0,086

Temperatura. Se llama temperatura al nivel alcanzado por el calor de un

cuerpo. Este nivel no depende de la masa del cuerpo y s de su propia

naturaleza.

Para su medicin se emplea el TERMMETRO, el cual consta de un tubo

de seccin muy fina (tubo capilar), con un bulbo en uno de sus extremos y

cerrado en el otro. En el interior del tubo se introduce generalmente alcohol o

mercurio; la dilatacin de estos lquidos nos indican la temperatura en una

escala graduada sobre el tubo. As se tiene el termmetro clnico,

termmetro metlico, el pirmetro ptico, termocupla o termopar.

TERMMETRO METLICO

76


PIRMETRO DE TERMOCUPLA O TERMOPAR

Las escalas termomtricas se les pueden clasificar en escalas absolutas y

escalas relativas.

ESCALAS RELATIVAS: Son aquellas que toman como referencia,

propiedades fsicas de alguna sustancia en especial. Por ejemplo para la

escala Celsius se toma como referencia al agua. As tenemos: Celsius

(C) y Fahrenheit (F).

ESCALAS ABSOLUTAS: Son aquellas que toman como referencia al

llamado cero absoluto y pueden ser: kelvin (K) y rankine (R).

Relacin entre las diferentes escalas:

C

5

F 32

9

K 273

5

R 492

9

4.3. EFECTOS DEL CALOR.

El calor causa:

a) Variacin de temperatura.

b) Dilatacin de los cuerpos.

c) Cambio de estado fsico.

77


DILATACIN DE LOS SLIDOS Y LQUIDOS.

Se llama dilatacin al aumento de tamao que experimentan los cuerpos al

aumentar su temperatura.

La dilatacin se produce debido a que al calentar un cuerpo, aumenta la

velocidad con que se mueven sus molculas, las cules se van separando

unas de otras cada vez ms, originando est separacin el aumento del

tamao del cuerpo.

La dilatacin afecta a todos los cuerpos, cualquiera que sea su estado fsico.

Al calentar un cuerpo en estado slido aumenta de tamao, o sea se dilata.

Dilatacin lineal, es aquella dilatacin que se hace aumentando

predominantemente su longitud.

Dilatacin superficial, es aquella dilatacin que afecta a la superficie de un

cuerpo.

Dilatacin cbica, es aquella que se presenta cuando el cuerpo se dilata en

todo su conjunto.

APLICACIONES DE LA DILATACIN DE LOS SLIDOS.

El fenmeno de la dilatacin de slidos tiene muchas aplicaciones en la vida

prctica. As el zunchado de piezas para darles ms resistencia y la colocacin

de llantas a una rueda son dos ejemplos de ellos. En ambos casos, el zuncho o

la llanta se calientan, con lo que aumenta el tamao y se puede colocar.

Despus, al enfriar se contraen, y quedan comprimiendo al tubo o rueda,

dndoles ms consistencia.

Zuncho Rueda

78


En las estructuras metlicas o construccin de calderos, el remachado de

piezas se hace con los remaches. Al enfriarse la contraccin presiona

fuertemente a las piezas.

En otros casos, hay que prevenir los efectos de la dilatacin para que no sea

causa de perjuicios. As en los hornos, se dejan unos espacios entre los

ladrillos, llamados juntas de dilatacin, para compensar el tamao que va a

sufrir el ladrillo al dilatarse.

Los rieles de un ferrocarril tienen separaciones cada cierto tramo, o juntas de

dilatacin, que permiten un libre movimiento de las fuerzas expansivas de la

dilatacin.

A las tuberas muy largas, por las que circulan fluidos sujetos a cambios de

temperatura, se les da una curvatura o forma de arco que permite las

contracciones y dilataciones que podran deformar o romper la canalizacin.

79


DILATACIN DE LOS LQUIDOS.

Al calentar un lquido, ste aumenta de volumen de manera uniforme en toda

su masa. Por lo tanto en los lquidos se aplica lo expuesto para la dilatacin

cbica.

El valor del coeficiente de dilatacin de los lquidos es mayor que el de los

slidos; ya que debido a que los lquidos tienen una cohesin mucho menor,

basta una pequea elevacin de temperatura para producir en ellos una

dilatacin apreciable.

Los lquidos, para evitar que se derramen, tienen que guardarse dentro de un

recipiente. Cuando se calienta un lquido, se calienta tambin el recipiente, el

cual aumenta de tamao, dando la sensacin de que el lquido en l contenido

ha sufrido una disminucin de volumen.

Dilatacin del agua.

El agua presenta la anomala de que al calentarse desde 0C hasta 4C, en

lugar de dilatarse, se contrae. A partir de los 4C ya tiene una dilatacin regular

al aumentar la temperatura.

Debido a esa anomala, el agua, tiene su mxima densidad a 4C, lo que hace

que en los mares, lagos y ros, el agua que est en el fondo no tenga nunca

una temperatura inferior a los 4C.

Aplicaciones de la dilatacin de los lquidos.

La aplicacin ms importante de la dilatacin de los lquidos se da en la

construccin de termmetros. Se aprovecha para ello la dilatacin uniforme que

presentan el alcohol y el mercurio, en un amplio intervalo de temperaturas.

80


CAMBIOS DE ESTADO Y SUS CLASES.

Uno de los efectos ms importantes que el calor ejerce sobre los cuerpos es

cambiarles su estado fsico.

As, como un cuerpo slido se calienta, puede convertirse en un lquido. Un gas

al enfriarse, puede convertirse en un lquido, etc.

Los cambios de estado se pueden clasificar en dos grupos: progresivos y regresivos o dicho de otro modo: endotrmicos y exotrmicos.

Un cambio de estado es progresivo o endotrmico cuando para su realizacin absorbe calor.

Un cambio de estado regresivo o exotrmico cuando para su realizacin desprende calor.

Los cambios de estado son procesos reversibles. Esto quiere decir que cuando

a un cuerpo se le hace cambiar de estado calentndolo, se le puede volver al

estado primitivo enfrindolo y viceversa.

Los cambios de estado son:

ESTADO INICIAL ESTADO FINAL CAMBIO REALIZADO NATURALEZA DEL

PROCESO

Slido

Lquido

Lquido

Gas

Slido

Gas

Lquido

Slido

Gas

Lquido

Gas

Slido

1. Fusin

2. Solidificacin

3. Vaporizacin

4. Licuefaccin

5. Sublimacin

6. Sublimacin regresiva

Endotrmico

Exotrmico

Endotrmico

Exotrmico

Endotrmico

Exotrmico

SLIDO LQUIDO GASEOSO

1

2

3

4

5

6

81


4.4. PROPAGACIN DEL CALOR.

La propagacin del calor de un cuerpo a otro se puede hacer en las formas

siguientes: por conduccin, por conveccin, y por radiacin.

Propagacin del calor por conduccin.

Se dice que el calor se propaga por conduccin cuando va pasando a travs

del cuerpo de molcula a molcula. Es la forma usual de propagarse el calor en

los cuerpos slidos.

Cuando cogemos una varilla de metal con la mano por un extremo, el calor va

avanzando de molcula a molcula a travs de la varilla, hasta que notamos

que el calor llega al extremo donde est la mano, tal como se observa en la

figura.

Los cuerpos no conducen igualmente el calor.

Algunos, como los metales, son muy buenos conductores del calor. Otros como

el corcho, la madera, la lana, el vidrio, el asbesto son malos conductores del

calor.

Los lquidos y gases conducen mal el calor. El vaco no propaga el calor por

conduccin, ya que no hay molculas que lo puedan transportar.

Esta forma tan distinta de conducir el calor se aprovecha para mltiples fines

prcticos. As por ejemplo, los recipientes destinados a producir vapor

(calderas, utensilios de cocina) se hacen metlicos con objeto de que

conduzcan bien el calor hasta el lquido que est en su interior.

Los cuerpos malos conductores se emplean para protegerse del fro. Por

ejemplo en los pases fros, las vent

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