Energia i calor
40
5- ENERGIA I CALOR Física 4t ESO. Lurdes Morral
-
Upload
lurdes-morral -
Category
Education
-
view
3.131 -
download
4
description
Energia i calor per 4t d'ESO.
Transcript of Energia i calor
5- ENERGIA I CALOR
Física 4t ESO.Lurdes Morral
2
• Us cos té energia si té capacitat de produir canvis, de produir una acció.
• Unitats– Sistema internacional: joule (J)– Caloria (cal) o quilocaloria (kcal)
• Energia diferent de força!
Energia
3
L’energia es transfereix
L’energia es transforma
L’energia es conserva
Calor
En els bots, part de l’energia es transforma en calor. Es degrada perquè no pot ser
utilitzada de manera útil.
L’energia es pot emmagatzemar i transportar
Una cuina transfereix energia tèrmica a la
paellera.
Les piles emmagatzemen
energia.
L’energia es degrada
L’energia elèctrica es transporta pels
fils elèctrics.
Quan la nena cau, la seva energia potencial es
transforma en cinètica.
En cada transformació, la quantitat total d’energia es conserva.
Característiques de l’energia
L’energia química es transforma en radiant.
4
Quines transferències/ transformacions d’energia veus?
L’energia es transforma i es transfereix.
5
Energia mecànica
Totes les formes d’energia poden classificar-se en:
Energia cinètica
Energia potencial
Em = Ec + Ep
Energia cinètica:
Energia deguda al moviment d’un cos.Depèn de la massa i la velocitat
2c mv
2
1E =
Massa en kg v en m/s......energia en J
La bala té molta energia cinètica perquè surt a una velocitat molt elevada
El tren té molta energia cinètica perquè té molta massa
6
Energia mecànica
Energia potencial:
Qualsevol energia deguda a les posicions relatives de les partícules
Energia potencial gravitatòria:
Massa en kg, gravetat: 9,8 m/s2 h en m......energia en J
h g mE p =
•h1 m1
•
h2
m2
Si m1 = m2 i h2 > h1 ⇒ EpEp 12>
gravitatòria elàstica
Deguda a la posició respecte a la TerraDepèn de l’alçada i la massa
7
Conservació d’energia mecànica
Quan sobre un cos només actua el pes, es conserva l’energia mecànica
E. Potencial grav. → E. cinètica E. Potencial elàstica → E. cinètica
Em = constant
Ec + Ep = constant
Ec1+ Ep1=Ec2+Ep2
Varien els valors d’Ec i Ep
8
Energia cinètica (EC). És l’energia que tenen els cossos pel fet d’estar en moviment. El seu valor depèn de la massa del cos (m) i de la seva velocitat (v): EC =1/2 m·v2
Energia potencial(EP). És l’energiaque tenen els cossos pel fet d’ ocupar una determinada posició.
Energia potencial gravitatòria. És l’energia que tenen els cossos per estar en un lloc determinat sobre el terra terrestre. El seu valor depèn de la massa del cos (m), del valor de g en aquest lloc i de l’alçada a la que es trobi sobre la superfície de la Terra (h). EP = m g h⋅ ⋅
Energia potencial elàstica. Es la energia que tenen el cossos que pateixen una deformació. El seu valor depèn de la constant d’elasticitat del cos, k, i del que s’ha deformat (x): EE = 1/2 k·x2
Es l’energia que es transfereix quan es posen en contacte dos cossos que estan a diferent temperatura.
Es l’energia deguda als enllaços que s’ estableixen entre els àtoms i altres partícules que formen una substància.
Es l’energia que emeten els àtoms quan els nuclis es trenquen (energia de fissió) o s’uneixen (energia de fusió).
Es l’energia que es propaga mitjançant ones electromagnètiques, com la llum.Exemples: l’energia solar, les microones, els raigs X, etc.
Energia tèrmica
Energia química
Energia nuclear
Energia radiant
Energia mecànica És l’energia que està lligada a la posicióo al moviment dels cossos. L’energiamecànica (EM) d’un cos és la suma de les seves energies cinèticai potencial.EM = EC + EP
Tipus d’energia
Es l’energia que es deguda al moviment dels electronsEnergia elèctrica
9
Associa les fonts d’energia amb les seves definicions
Tipus d’energia
10
Tipus d’energia
11
Transformació d’energia
Escriu les transformacions d’energia que observes.
12
Transferència d’energia mitjançant calor
• Observa i respon.
• Que arribarà a passar en la situació de la imatge?
• Per què?
13
• Què passa quan dos cossos a diferent temperatura es posen en contacte?
La calor
14
CALENT CALOR
• La calor és una forma d’energia que es transmet quan existeix una diferència de temperatura entre dos cossos o entre diferents parts d’un mateix cos.
CALOR
FRED
La calor
El cos calent cedeix calor i baixa de temperatura i el fred rep calor i augmenta de temperatura
15
La temperatura d’un cos és una mesura de l’agitació tèrmicade les partícules que el formen. Com més gran és el moviment de les partícules, més elevada és la temperatura del cos.
• La temperatura i la calor són dues magnituds diferents.
La calor és una forma d’energia que es transmet quan existeix una diferència de temperatura entre dos cossos o entre diferents parts d’un mateix cos.
Calor i temperatura
Temperatura:
Calor:
16
Augment de temperatura
Augment de la velocitat de las partícules
T = 0 K T = 300 K T = 1000 K
EL ZERO ABSOLUT:
-273,15º C
Segons la teoria cinètica, les partícules es mouen més o menys lliurement depenent de l’estat físic. Com més ràpid es mouen (tenen més velocitat i per
tant més energia cinètica), més gran és la temperatura de la substància.
Temperatura i moviment
Les partícules estan en repòs
Ec = 0
17
Sistema Internacional: joule (J)
• Com que la calor és una forma d’energia, també rep el nom d’energia tèrmica.
• Quines són les unitats de la calor?
James Prescott Joule
(1818-1889)
Caloria (cal). 1 J = 0,24 cal
Calor
• La calor pot passar d’un cos a un altre, o transmetre’s entre les diferents parts d’un mateix cos, de tres maneres diferents.
18
• És la transferència de calor que té lloc per transmissió d’energia d’unes partícules a unes altres per xocs, sense desplaçament d’aquestes.
• Mecanisme de transferència en els sòlids.
Transferència d’energia mitjançant calor.
CONDUCCIÓ
Els sòlids es poden classificar en conductors i aïllants.
Transmissió d’energia sense desplaçament de matèria
19
Materials conductors i aïllants
20
Pots explicar aquest fenomen?
Transferència d’energia mitjançant calor
CONVECCIÓ
21
• És la transferència de calor que té lloc mitjançant el moviment de les partícules d’un fluid (líquid o gas).
• Origina els corrents d’aire. L’aire calent, en augmentar de volum, disminueix la densitat i puja
Transferència d’energia mitjançant calor
Partícules del gas
Partícules del líquid
L’aire calent puja
L’aire fred baixa
CONVECCIÓ
Transmissió d’energia amb desplaçament de matèria
22
• Un líquid o gas augmenta de volum quan puja de temperatura, llavors la seva densitat disminueix i ascendeix.
Transferència d’energia mitjançant calor
23
• És la transferència de calor que té lloc mitjançant ones electromagnètiques, sense intervenció de partícules materials que la transportin.
• Tots els cossos emeten calor per radiació, tot i que aquesta emissió és major com més elevada és la temperatura del cos.
Transferència d’energia mitjançant calor
Transmissió d’energia sense desplaçament de matèria i sense medi per propagar-se
RADIACIÓ
24
Transferència d’energia mitjançant calor
25
Termòmetre de mercuri.
La calor es transmet del cos cap al termòmetre.
Com a resultat, el mercuri es dilata.
La calor es transmet del termòmetre cap al cos.
Com a resultat, el mercuri es contrau.
Com es mesura la temperatura d’un cos?
26
KELVIN CELSIUS FAHRENHEIT
373 K
273 K
0 K - 273 ºC
0 ºC
100 ºC
- 459 ºF
32 ºF
212 ºF
Escales termomètriques
Anders Celsius
(1701-1744)
William Thomson, 1st Baron Kelvin
(1824-1907)
Daniel Gabriel Fahrenheit
(1686-1736)
27
Com podem calcular la temperatura en les diferents escales?
180
32
100
−= FC273+= CK
C temperatura en graus Celsius
K temperatura en graus Kelvin
F temperatura en graus Fahrenheit
Escales termomètriques
28
20 2020
5080 70
Aigua Aigua Oli
Encenem els fogonets. Deu minuts després…
La temperatura que aconsegueix un cos en absorbir calor depèn de
la seva massa i del tipus de matèria de que està format.
Canvi de temperatura
Inicialment tots estan a 20 oC
20 oC 20 oC 20 oC
80 oC 50 oC
70 oC
29
• El canvi en la temperatura d’un cos quan aquest absorbeix o cedeix calor depèn de tres factors diferents:
La massa de la substància
Canvi de temperatura
30
• El canvi en la temperatura d’un cos quan aquest absorbeix o cedeix calor depèn de tres factors diferents:
La quantitat de calor subministrada a la substància
Canvi de temperatura
31
• El canvi en la temperatura d’un cos quan aquest absorbeix o cedeix calor depèn de tres factors diferents:
La naturalesa de la substància
Canvi de temperatura
32
130Plom
140Mercuri
385Coure
443Ferro
899Alumini
2424Etanol
4180Aigua líquida
Calor específica (J·kg-1·K-1)
Substància
• Per què l’aigua de mar està freda a l’estiu, però calenta al hivern?
L’aigua té una calor específica molt gran.
Cal donar 4180 joules de calor per augmentar en 1 grau kelvin la temperatura de 1 kg d’aigua.
Durant l’estiu l’aigua del mar no s’ha escalfat del tot, i està freda.
Al final de l’estiu l’aigua de mar ja ha absorbit prou calor del sol com per començar a estar calenta.
• La calor específica (ce) d’una substància és la calor que ha de rebre la unitat de massa per augmentar la seva temperatura un kelvin.
Calor específica
33
Termòmetre
Buit
Aïllant
Agitador
El calorímetre s’utilitza per determinar calors específiques de
substàncies
Calor específica
34
• El canvi en la temperatura d’un cos quan aquest absorbeix o cedeix calor depèn de tres factors diferents:
La massa de la substància.
La quantitat de calor subministrada a la substància.
La naturalesa de la substància.
Canvi de temperatura
35
tmcQ ∆⋅⋅=
Q calor absorbida o cedida
c calor específica de la substància
Δt = t – t0 increment de temperatura
m massa de la substància
• De què depèn la calor absorbida o cedida per un cos?
Canvi de temperatura
36
Quan dos cossos a diferent temperatura es posen en contacte el temps suficient, les seves temperatures s’igualen. Estan en equilibri tèrmic.
Aigua calenta
Aigua freda
Aigua amb temperatura intermèdia
50
30
10
Equilibri tèrmic
37
1 2
La temperatura del cos més calent va disminuint perquè cedeix calor al que està més fred.t t
La temperatura del cos més fred augmenta progressivament perquè absorbeix la calor procedent del cos més calent.
Finalment, s’arriba a l’equilibri tèrmic quan els dos cossos assoleixen la mateixa temperatura. L’intercanvi de calor cessa i la temperatura s’estabilitza.
1 2
Equilibri tèrmic
38
• Una característica important de l’equilibri tèrmic és que l’energia total es conserva. És a dir, la calor cedida pel cos calent és igual a la calor absorbida pel cos fred.
Calor cedida pel cos calent:
Calor absorbida pel cos fred:
( )ttmcQ −= 1111 ··
( )2222 ·· ttmcQ −=
( ) ( )222111 ···· ttmcttmc −=−
tmcQ ∆⋅⋅=
Equilibri tèrmic
39
Sòlid Líquid Gas
FUSIÓ VAPORITZACIÓ
SOLIDIFICACIÓ CONDENSACIÓ
SUBLIMACIÓ
SUBLIMACIÓ INVERSA
Canvis d’estat
40
-20
0
100
T (ºC)
0 4 8 2012 16 2824 t (min)
Sòlid
Líquid
Gas
Es produeix el canvi d’ estat de sòlid a líquid. La
temperatura no varia.
Tota la substància està en estat líquid
Canvi d’estat de líquid a gas. No varia la temperatura
Tota la substància està en estat gasós.
PUNT D’EBULLICIÓ O VAPORITZACIÓ
PUNT DE FUSIÓ
PUNT DE CONDENSACIÓ
PUNT DE SOLIDIFICACIÓ
COINCIDEIX AMB
COINCIDEIX AMB
Canvis d’estat. Punts de fusió i ebullició
