Física 2

ndice

Captulo 1 La energa 5

Captulo 2 Fuentes de energa 15

Captulo 3 Actividades complementarias Transformaciones de la energa 27

La energa y sus transformacionesUnidad I

Captulo 1 Temperatura 30

Captulo 2 Calor 38

Captulo 3 Transmisin del calor 48

Captulo 4 Efectos del calor 57

Captulo 5 Actividades complementarias Transmisin del calor 66

Captulo 6 Repaso 68

Temperatura y calorUnidad II

Captulo 1 Los fluidos y sus propiedades 75

Captulo 2 Presin y densidad 84

Captulo 3 Presin hidrosttica 94

Captulo 4 Actividades complementarias La presin hidrosttica 104

Captulo 5 Presin atmosfrica 106

Captulo 6 Principio de Arqumedes 116

Captulo 7 Actividades complementarias Principio de Arqumedes 126

Captulo 8 Repaso 128

Fluidos en reposoUnidad III

Fsica

Captulo 1 La luz 218

Captulo 2 Reflexin y refraccin de la luz 228

Captulo 3 Actividades complementarias reflexin y refraccin de la luz 238


pticaUnidad VI

Captulo 1 Los imanes 192

Captulo 2 Electromagnetismo 202

Captulo 3 Actividades complementarias Fenmenos magnticos 213

MagnetismoUnidad V

Captulo 1 Carga elctrica 133

Captulo 2 Electrizacin de un cuerpo 141

Captulo 3 Electrosttica 153

Captulo 4 Actividades complementarias Electrizacin por frotamiento 162

Captulo 5 Electrocintica 166

Captulo 6 Circuitos elctricos 175

Captulo 7 Actividades complementarias La resistencia elctrica 183


ElectricidadUnidad IV

Aprendizajes esperados

Comprensin de la informacin

Comprenderelconceptodeenergaysuimportanciaenlavidadiaria.

Identificaryanalizarlosdiferentestiposdeenerga.

Conocerlaimportanciadelaenergaeneldesarrollodelasociedad.

Elaborarcuadroscomparativosdelasfuentesdeenerga.

Indagacin y experimentacin

Aplicarlospasosdelmtodocientficoaunexperimentosobreenerga.

Investigarsobrelasfuentesalternasdeenerga.

La energa y sus transformaciones

UNIDAD I

Hoy en da, las fbricas producen la mayora de productos que empleamos o consumimos. Estas necesitan de una gran cantidad de energa para el funcionamiento de sus maquinarias. Antiguamente se empleaba el carbn, hoy se emplea el petrleo, pero este en su combustin contamina el medioambiente. Pero, qu es la energa? De dnde se obtiene? Es ilimitada? Estas y otras interrogantes se resolvern en

esta unidad.

5www.trilce.edu.pe Segundo ao de secundaria

Unidad I

La energa1

Unidad I

6

Colegios

TRILCE Central: 619 8100

Concepto de energaEslacapacidaddeuncuerpopararealizarunaaccin,unmovimientoountrabajo(transmitirmovimiento).

Launidaddeenergaenelsistemainternacionaleseljoule(J).

Lapalabraenergaprovienededosvocablosgriegos:enyergon,quesignificanenaccin.

Laenergasemanifiestaenloscambiosfsicos,porejemplo,alelevarunobjeto,transportarlo,deformarloocalentarlo.

La energa est presente tambin en los cambios qumicos, como en la quema de madera o en ladescomposicindelaguamediantecorrienteelctrica.

Tipos de energaLa energa puedemanifestarse de diferentesmaneras: en forma demovimiento (cintica), de posicin(potencial),decalor,deelectricidad,deradiacioneselectromagnticas,etc.

Segnseaelproceso,laenergasedenomina

energacintica.

energapotencial.

energamecnica.

energatrmica.

energaelctrica.

energaradianteosolar.

energanuclear.

energaqumica.

energasonora.

E mV21

c2=

Los blidos de frmula uno poseen energa cintica

Hay que aportarenerga para hacer

rodar la piedrahacia arriba.

La piedra en lo altode la pendiente tieneuna mayor energa

potencial

La piedra liberasu energa cuando

desciende a unnivel inferior.

1

Fsica


Un arco tensado

tiene energa potencial elstica

El deportista posee energa

cintica y potencial

gravitatoria, por lo tanto

tiene energa mecnica

El agua hirviendo posee energa trmica.

La descarga de una nube produce un rayo que contiene

alta energa elctrica.

La energa solar se puede

convertir en energa elctrica gracias a

los paneles solares.

Unidad I

8

Colegios


Planta de energa nuclear

En una reaccin qumica se

libera energa

Sabas que... Segnunestudiopublicadoen2007porelWorld Energy Council,para

elao2100el70%delaenergaconsumidasersolar.

Unareaccinnuclearliberaunagrancantidaddeenerga,resultamilvecesmsenergticaqueunareaccinqumica.

1

Al tocar un violn produce energa sonora.

Fsica


Algunas plantassirven como combustible(lea y carbn vegetal).

Plantas y animalesalimentan al hombre.

Las fbricas funcionancon carbn,

petrleo y electricidad.

Las centrales elicasaprovechan la

energa del vientopara obtenerelectricidad.

El agua de lasrepresas muevelos generadoresde electricidad.

Los autos yotros vehculosfuncionan con

derivadosdel petrleo.

Los restosfsiles de algunos animalesmarinos forman petrleo, quealmacenan laenerga queaquellostomaron de las plantas.Con petrleose generaelectricidad.

Los rayos solarescalientan la

atmsfera, evaporanlos mares y los ros,y forman las nubes

y las lluvias.

Los hervborosse alimentan de plantas.

Los restos de plantasfsiles forman carbn

mineral.

Las clulasfotoelctricas

de ciertascalculadorasy edificios

transformanla luz en

electricidad.

Dentro del Sol, enormes presiones comprimen los tomos de hidrogno,que se convierten en helio y liberan

mucha energa.

Si desaparece el Sol, la vidaen la Tierra no continuara.

Las pilashechas enfbricas

producencorrienteselctricas.

Ciclo de la energa

Las plantas usan laenerga solar para

convertir el agua y eldixido de carbono delaire en azcares y en oxgeno (fotosntesis)

La luz y los aparatos que funcionan con corrienteelctrica (audios, heladeras, etc.).

Unidad I

10

Colegios


Sntesis

que nos indica se manifiesta en

1

Fsica


Aprende ms...

Capacidad: comprensin de la informacin

Manejo de informacin

1. Justificalaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:

Proposicin Justificacin

La palabra energa proviene de losvocablos griegos en y ergon, que juntossignificanconvelocidad.

Segnelsistemainternacional,launidaddelaenergaeseljoule.

La energa elctrica se genera por loselectronesenmovimiento.

Laenerganucleareslaalmacenadaenlosncleosdelostomos.

Laenergaqumicaes laprovenientedelSol.

Laenergatrmicaproducecambiosenlatemperaturadeuncuerpo.

2. Completaadecuadamente.

Laenergaeslacapacidadderealizaruna o .

Lapalabraenergasignificaen .

Uncuerpoenmovimientoposeeenerga .

Losresortesestiradosocomprimidosposeenenerga .

Energa eslaqueposeenloscombustibles.

Laenergasonorasedebeala delcuerpo.

3. Relacionacorrectamente.

I. EnergaprovenientedelSol.

II. Energaproducidaporloselectronesenmovimiento.

III. Energadebidoalmovimientodelaspartculasdeuncuerpo.

a) elctrica

b) trmica

c) solar

d) cintica

I. II. III.

F

V

V

F

V

accin

accion

cinetica

potencial

qumica

trabajo

vibracin mecnica

c

A

B

V

Unidad I

12

Colegios


Aplicacin de la informacin

1. Un coche de la montaa rusa sigue el camino mostrado. Indica verdadero (V) o falso (F), segncorresponda.

B

A

I. LaenergacinticadelcocheAesigualalaenergacinticadeB.

II. LaenergapotencialgravitatoriadeAesmenorquelaenergapotencialdeB,respectoalpiso.

III. LaenergacinticadelcocheAesmayorquelaenergacinticadeB.

a) VVF b) FVV c) FVF d) VFF e) FFV

2. Quenergacinticatieneunapelotade0,8kgdemasaquellevaunavelocidadde20m/s?

a) 120J b) 150J c) 160J d) 60J e) 90J

3. Conquvelocidadsedebelanzarunamasade3kgparaqueadquieraunaenergacinticade2400J?

a) 20m/s b) 25m/s c) 30m/s d) 35m/s e) 40m/s

4. Paraqueunabalade200gpuedaatravesarunbloquedemadera,laenergacinticamnimarequeridaesde250J.Conquvelocidadlabalaatravesarelbloquedemadera?

I. 40m/s

II. 50m/s

III. 60m/s

a) todas b) soloIII c) soloIId) IyIII e) ningunaessuficiente

5. Quenergapotencialadquiereunamasade8kgalserelevada4m?(g=10m/s2)

a) 320J b) 250J c) 32J d) 160J e) 400J

6. Siunamasade4kgsesueltadesdeunaalturade20m,quenergapotencialgravitatoria tendrrespectodelpiso,cuandohadescendido8m?(g=10m/s2)

a) 240J b) 300J c) 320J d) 480J e) 800J

7. Hastaqualturasedebeelevarunamasade40kgparaadquirirunaenergapotencialde14000J?(g=10m/s2)

a) 15m b) 22m c) 30m d) 35m e) 40m

1

Fsica


Practica en casa





La temperatura depende de la masa delcuerpo.

SegnelS.I. launidaddelatemperaturaeselCelsius.

Los artefactos creados por el hombrepuedenfuncionarsinenerga.

La energa sonora se produce por lavibracindeuncuerpo.

Laenergatrmicaproducecambiosenlatemperaturadeuncuerpo.


LaunidaddelaenergaenelS.I.esel ysusmboloes .

Lapalabraenergaprovienedelosvocablosgriegos y quesignifican

Cuandoloselectronespasanporunconductorposeenenerga .


Laenerga eslaqueposeenloscombustibles.

Alaenergasolartambinseleconocecomoenerga .

Laenergasonorasedebeala delcuerpo.

Alelevaruncuerpohastaciertaalturaestealmacenaenerga .


I. Energaqueposeenloscombustiblesylosalimentos.

II. Energaproducidaporlasvibracionesdeuncuerpo.

III. Energadebidoalmovimientodelaspartculasdeuncuerpo.

a) sonora

b) trmica

c) qumica

d) solar

I. II. III.

Unidad I

14

Colegios



1. Determinalaenergacinticadeunamasade6kgqueposeeunavelocidadde15m/s.

a) 125J b) 225J c) 450Jd) 2250J e) 675J

2. Quenergacinticatieneunatletade60kgdemasaquellevaunavelocidadde10m/s?

a) 1500J b) 1800J c) 2400Jd) 3000J e) 3600J

3. Unamasade8kgposeeunaenergacinticade1024J.Determinalaenergacinticadeotramasade5kgqueposeeeldobledevelocidadquelaprimeramasa.

a) 2560J b) 2250J c) 1540Jd) 1840J e) 1530J

4. Un ladrillodeconstruccin tieneunamasade2kg.Sieselevadohastaunaalturade4,5m,quenergapotencialgravitatoriaadquiere?(g=10m/s2)

a) 900J b) 90J c) 180Jd) 120J e) 150J

5. Unamasade6kgeslanzadaconunavelocidadde240m/s.Aqualturasedebeelevarlamasaparaquelaenergapotencialgravitatoriatengaelmismovalorquelaenergacintica?(g=10m/s2)

a) 1520m b) 1440m c) 2880md) 3620m e) 4240m

Capacidad: indagacin y experimentacin

1. Investigasobrelosusosdelaenergasolarcomo:

sistematrmico

sistemafotovoltaico

2. Investigasobrelaevolucindelautosolar.

1


Unidad I 2Fuentes de energa

Unidad I

16

Colegios


Concepto de fuentes de energaSedenominanfuentesdeenergaorecursosenergticos,atodosaquelloscomponentesdelanaturalezadelosquepuedeobtenerseenergatilparaelhombre.Sinembargo,muchasveceslaobtencindedichosrecursosdeterioraelmedioambiente.

Lasfuentesdeenergapuedenclasificarseenrenovablesynorenovables.

Energa renovableSedenominaenergarenovablealaenergaqueseobtienedelasfuentesnaturales,virtualmenteinagotables.Estasfuentesseconsideraninagotablesenunoscasosporlainmensacantidaddeenergaquecontienen,yenotrosporquesoncapacesderegenerarsepormediosnaturales.

Cada da se estn

empleando ms paneles

solares, debido a que es una fuente

de energa limpia.

Estos molinos obtienen la energa del movimiento

del aire.

Esta represa aprovecha la energa hidrulica del agua.

2

Fsica


Estas turbinas

aprovechan el

movimiento del agua

para generar energa.

La energa interna de la Tierra se emplea en

las centrales geotrmicas.

energasolar O2(oxgeno)

CO2(dixidodecarbono)

H2O(agua) materia

orgnica

Gracias al sol, las plantas

pueden producir su propio alimento.

Sabas que... Lasfuentesdeenergarenovablesenlaactualidadrepresentanun20%

delconsumomundialdeelectricidad.El90%esdeorigenhidrulico.Elrestoesmuymarginal:biomasa5,5%,geotrmica1,5%,elica0,5%ysolar0,05%.

Unidad I

18

Colegios


Energa no renovable

Laenerganorenovableesaquellaqueprovienederecursosqueestnalmacenadosencantidadesfijas.Nosepuederenovarlogastado,porloqueenalgnmomentoseacabar.Adems,suusodeterioray/ocontaminaelmedioambiente.Sonejemplosdeenerganorenovable,loscombustiblesfsiles(elpetrleo,elgasnaturalyelcarbn)ylaenerganuclear.

Extraccin del petrleo

Las plantas de energa

nuclear transforman la energa,

pero contaminan

el medio ambiente.

Sabas que... Loscombustiblesfsilesgenerangasesdeefectoinvernaderocausantes

delcalentamientoglobal,quealavezoriginancambiosclimticosenlasdiferentesregionesdelglobo.Unacosaderivadelaotra.

Transformaciones de la energaLaenergaseencuentraenconstantetransformacin,pasandodeunasformasaotras.Laenergasiemprepasadelasformasmstilesalasmenostiles.Porejemplo,laenergainternadelasrocasfundidasdeunvolcnpuedetransformarseenenergatrmicayproducirgrancantidaddecalor.Laspiedraslanzadasalaireylalavaenmovimientoposeenenergamecnica.Seproducelacombustindemuchosmaterialesliberandoenergaqumica,etc.

2

Fsica


Principio de conservacin de la energaElprincipiodeconservacindelaenergaindicaquelaenerganosecreanisedestruye,solosetransformadeunaformaenotras.Enestastransformaciones,laenergatotalpermanececonstante,esdecir,laenergatotaleslamismaantesydespusdecadatransformacin.

Unidad I

20

Colegios


Los combustibles y el petrleo

Cunto tiempo ms durarn los combustibles?

Noquedarmuchopetrleoogasnaturalafinesdelsiglo,sielconsumocontinaalritmoactual.Porejemplo,lahullapuededurartalvezunos200aosms.LasreservasdepetrleoenIrakpuedendurar50aos,asimismo,elgasdeCamiseaenelPerpuededurarunos30aos.

Por qu es tan til el petrleo?

Lamayor parte de los combustibles queconsumen los vehculos automotores,buquesyaviones,seextraendelpetrleo.Todos estos combustibles almacenangrandes cantidades de energa en unvolumen reducido; una taza llena degasolina,porejemplo,contienesuficienteenerga como para mover un automvilpequeovarioskilmetros.

El petrleo tambin es la materia primabsica de la que se fabrican la mayorade los plsticos. El petrleo es tanvalioso como proveedor de plsticosy combustibles para el transporte, queprobablemente tiene sentido reservarlopara estos usos nicamente. As, otrasnecesidades tendran que satisfacersepor medio de fuentes de energa msvoluminosas. El petrleo

Derivados del petrleo

2

Fsica


Fuentes alternativas de energaSonfuentesdeenergaquepodranusarseparadisminuirelexcesivoconsumodepetrleo.Todasellaspuedenutilizarseparagenerarelectricidad,peroningunadeellastieneprobabilidadesdecaberenlacajueladeunautomvil.Almacenarenergadetalmaneraqueseafcilmentetransportableesotroproblemamuydistinto.Porejemplo,unsistemadegrandesmolinosdevientotardaramsdeunminutoenproducirlamismacantidaddeenergaqueseobtienedeunatazallenadegasolina.

Algunasdeestasfuentesdeenergason:losgeneradoresimpulsadospormolinosdevientooporlasolasdelmar,laenergageotrmica,lasplantasdeenerganuclear,laenergasolar,etc.

Unidad I

22

Colegios


Sntesis

se clasifican en

y

2

Fsica


Aprende ms...



1. Justificalaveracidadofalsedaddelasproposiciones.


Las fuentes de energa tambin sonllamadasrecursosenergticos.

Losrecursosrenovablessonlosquenosepuedenllegaraagotar.

La fuerza del viento es una fuente deenerganorenovable.

Laenerganosecreanisedestruyesolosetransforma.

En una transformacin energtica, laenergatotalpermanececonstante.


Lasfuentesdeenergaseclasificanen y

.

Laenerga esaquellaque,administradaadecuadamente,po-

draexplotarsedemanerailimitada.

Laenerganose nise solosetransforma.

Laenergaestenconstante

Laenergaproducidaporlasmareassedenomina .

Laenerga seobtieneapartirdelascadasdeagua.

Laenerganorenovableseencuentrageneralmenteen

Laenerga esaprovechadaporlosveleros.

Elpetrleo,elcarbnyelgasnaturalsonejemplosdeenerga .

Unidad I

24

Colegios


Laenerga aprovechaelcalorinternodelaTierra.

Laenerga seobtienedelamodificacindelosncleosdealgunostomos.

Mediantelaenergadela ,lasplantaselaboransupropioalimento.

Lasfuentesdeenerga seencuentranencantidadesilimitadas.

Entodatransformacinenergticalaenergatotales .


I. Seobtienedelamodificacindelosncleosdealgunostomos.

II. Esunade las fuentesdeenergams importantes,dedondeseobtieneelcombustible,elplstico,etc.

III. Seaplicaeneltransporteyparalageneracinelctricaatravsdelosmolinosdeviento.

a) energaelctrica

b) energaelica

c) energanuclear

d) energafsil

I. II. III.

Aplicacin de la informacin1. Provienedeaquellosrecursosquepodranllegaraagotarse.

a) energasolar b) energarenovable c) energanaturald) energamecnica e) energanorenovable

2. Culdelassiguientesfuentesdeenergaesrenovable?

a) petrleo b) combustible c) gasnaturald) fuerzadelviento e) nuclear

3. Laenergaaprovechadadelmovimientodelasmareaseslaenerga

a) elica. b) nuclear. c) solar.d) mareomotriz. e) biomasa.

4. Delasiguientelista,cuntosrecursosenergticoscorrespondenaunafuenterenovable?

carbnmineral

gasnatural

molinosdeviento

radiacinsolar

fuerzadelasmareas

labiomasa

a) 1 b) 2 c) 3d) 4 e) 5

5. Laenergasolar,elicaynuclearsona) fuentesdeenergarenovable.b) fuentesdeenerganorenovable.c) fuentesalternativasdeenerga.d) fuentesdeenergafsil.e) fuentesinternasdeenerga.

6. Lasplantasaprovechanlaenergasolarparala

a) evaporacin. b) combustin. c) fotosntesis.d) respiracin. e) superposicin.

7. LaenergaqueaprovechaelcalorinternodelaTierraesla

a) energasolar. b) energacalorfica. c) energaelica.d) energageotrmica. e) energamareomotriz.

2

Fsica


Practica en casa





Una fuente de energa renovable esilimitada.

Las fuentes de energa tambin sonllamadasrecursosenergticos.

Laenerganosecreanisedestruyesolosetransforma.

En una transformacin energtica laenergatotaldisminuye.


Lasfuentesdeenergaseclasificanen y .

Lasfuentesdeenerga sonilimitadas.

Laenergaestenconstante .

Laenerganosecreanise solose .

Laenerga esaprovechadaporlosvelerosylosmolinosdevien-

to.

Laenerga esobtenidadelascadasdeagua.

Enunatransformacinenergtica,laenergatotales .

Del seobtienenlosplsticosyloscombustiblesparaeltranspor-

te.

Enunfocoobombilla,laenergaelctricasetransformaenenerga .

Ennuestrohogarlosartefactosfuncionanconenerga .

Elviento,lasolasdelmar,laenergageotrmicaylaenergasolarsonejemplosdefuentesdeenerga

.

Laenerga aprovechaelcalorinternodelaTie-

rra.

Unidad I

26

Colegios



I. Podranusarseparadisminuirelexcesivoconsumodepetrleo.

II. Eselaprovechamientodelasolasdelmarparagenerarenergaelctrica.

III. SeobtieneapartirdelcalorinternodelaTierra.

a) petrleo

b) energamareomotriz

c) fuentesalternativas

d) energageotrmica

I. II. III.


1. Indicarverdadero(V)ofalso(F),segncorresponda.

I. Mediantelascadasdeaguaseobtienelaenergarenovable.

II. Elpetrleoyelgasnaturalnuncallegarnaagotarse.

III. Laenergamareomotrizcorrespondeaunaenerganorenovable.

a) VVV b) FVF c) VFF d) VFV e) FFF

2. Delasiguientetabla,cuntosrecursosenergticossonrenovables?

energadelosncleosatmicos radiacinsolar fuerzadelasmareas

carbnnatural fuerzadelviento geotrmica

a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

3. Qufuentedeenergaesrenovable?

a) fuerzadelasmareas b) carbnnatural c) gasnaturald) combustibles e) plstico

4. Enunprocesodetransformacindeenerga,laenergatotal

a) aumenta. b) disminuye. c) nocambia.d) cambia. e) disminuyeasumitad.


1. Investigasobreelimpactoenelmedioambientedelempleodelassiguientesfuentesdeenerga:

fsil(combustibles)

nuclear

hidrulica

2


Unidad I 3actividades compLementarias

transFormaciones de La energaObjetivo

Comprobarelcambiootransformacindeunaenergaenotra.

Materiales

unaregladeplsticode20cm

unatijera

unplumn

unabalanza

untubovacodepapelhiginico

tresligas

unacintamtricadesastrede1,5m

cintamaskintape

Procedimiento

Hacer un cohete y lanzador

1. Corta una liga y la aseguras con la cintamaskintapeatravsdeunextremodeltubodepapelhiginico.La liganodebeestarestirada.Estovaaserellanzador.

2. Pesa la reglaen labalanzayanota lamasaengramos,enlatabladedatos.

3. Conellanzadorenlamanoylosdedosencimade los extremos de la liga (la liga est haciaarriba),colocalareglaenformavertical,conlamarcacerohaciaabajo,enel interiordel tuboapoyndolaenlaliga.

liga

cintamaskintape

tubo de papel higinico

Figura 1

4. Empuja la regla con la otra mano hasta quesobresalga 3 cm del tubo de papel higinico,comosemuestraenlafigura2.

5. Suelta la regla cohete y con la ayuda de tucompaero,empleandolacintamtrica,midelaalturaquelareglaalcanz.Escribelosdatosenlatabla.Repiteelexperimentodos veces ms y registra los datos en la tablaadjunta. 2

3

0

1

20

19

18

17

Figura 2

Unidad I

28

Colegios


Estiramiento Altura 1 Altura 2 Altura 3 Promedio de las alturasMasa de la

regla

3cm

5cm

10cm

6. Ahora,fijaelplumnsobrelareglaconayudadelacinta.Repitelasmedidasdelpasoanterioryanotalosnuevosresultados.

Cuestionario

1. Quenergatienelaligaestirada?

2. Alsoltarlareglaestaadquierevelocidad,qutipodeenergatiene?

3. Cuandolareglaalcanzasupuntomsalto,yanotienevelocidad,quenergatieneentonces?

4. Explicaqutiposdeenergasemanifiestanduranteelexperimento.

5. Conlosdatosdelatabla,determinalaenergapotencialqueadquierelaregla,encadacaso.

6. Cuandosecolocaelplumn,laalturaalcanzadaesmenor.Porqu?

3


Comprensin de la informacin

Comprenderelconceptodetemperaturaycalor.

Identificaryanalizarlasdiferentesescalastermomtricas.

Conocerlaimportanciadelcalorensituacionesdelavidadiaria.

Elaborarcuadroscomparativossobrelasunidadesdetemperatura.

Describirlasformasdepropagacindelcalor.

Comprenderlosefectosproducidosporelcalorsobreuncuerpo.


Aplicarlospasosdelmtodocientficoenunexperimentosobrecalor.

Investigarsobrelosefectosdelcalor.

Temperatura y calor

UNIDAD II

Debido a las altas temperaturas que existen en el interior de la Tierra, se puede liberar la energa geotrmica, que empleada adecuadamente puede generar otro tipo de energa.

La primera central generadora de electricidad en Lima era una central geotrmica, ubicada cerca al actual Aeropuerto Internacional Jorge Chvez.

Qu es la temperatura? es lo mismo temperatura y calor? Qu efectos puede producir el calor sobre un cuerpo? Estas y otras interrogantes se desarrollaran en esta unidad.

Unidad II

30

Colegios


temperatura1

Fsica


TemperaturaLatemperaturaesunacantidadfsicareferidaalasnocionescomunesdecalienteofro.Porlogeneral,unobjetomscalientetendrunatemperaturamayor.

La temperatura es una cantidad fsica escalar que nos indica el grado de agitacin de las molculas de un cuerpo.

Apartirdeesteconceptosededucequecuantomayorseaelmovimientodelasmolculasdeuncuerpo,mayor ser su temperatura, y en forma inversa, cuando elmovimiento seams lento,menor ser sutemperatura.

La unidad de temperatura en el SI es el kelvin (K).

TermmetroEs un instrumento empleado para medir latemperatura de un cuerpo.Haymuchos tipos determmetros. Los ms utilizados contienen unlquido en su interior. Este tipo de termmetrosfuncionagraciasaunapropiedadde los lquidos:sedilatanalaumentarlatemperaturaysecontraencuando disminuye. En concreto, contienen unpequeo depsito con el lquido, conectado aun tubomuy fino por el que se puede elevar lasustancia (normalmente un capilar). Cuandoaumentalatemperatura,ellquidosedilataysubepor el interior del tubo. Este lquido puede sermercuriooalcoholcoloreado,etc.

El termmetro detecta si la nia est con fiebre o no.

Todoslostermmetrostienenunaescalademedicinquehasidopreviamenteestablecida.

Escalas termomtricas

Escala CelsiusEnestaescalaseasignaelcero(0C)a la temperaturaen laqueel agua se congelao solidifica, y elnmerocien(100C)alatemperaturaenlaqueelaguahierveovaporiza.Elintervaloentreelpuntodecongelacinyeldeebullicindelaguasedivideencienpartesiguales,yacadaunaseledenominaungradoCelsius(1C).Eslaescaladeusomsextendido.

Escala Fahrenheit

Enestaescalaseasignaelnmerotreintaydos(32F)alatemperaturaenlaqueelaguasecongelaosolidifica,yelnmerodoscientosdoce(212F)alatemperaturaenlaqueelaguahierveovaporiza.EstaescaladetemperaturaesdeusocomnenEstadosUnidoseInglaterra.

Escala Kelvin

Enestaescalaseasignaelcero(0K)alatemperaturamsbajaposible,tambindenominadacero absoluto,quecorrespondeen laescalaCelsiusa273yalpuntodecongelamientodelaguacorresponde273K,esdecir,unadivisindelaescalaCelsius,coincideconunadivisindelaescalaKelvinentamao,peronoennmero.Estaeslaescalaempleadaenlasinvestigacionescientficas.

K C F

Kelv

in

Cel

sius

Fahr

enhe

it

373.15 K

393.15

383.15

363.15

353.15

343.15

333.15

323.15

310.15 K

273.15 K

0 K

100C

120

110

90

80

70

60

50

37 C

0 C

-273.15 C

212 F

248

230

194

176

154

140

122

98.6F

32 F

-459.58 F

Escalas trmicas

Unidad II

32

Colegios


Qu es el cero absoluto?Eslatemperaturamsbajaposible,quecorrespondeacerokelvin(0K)ya273C.Aestatemperaturalasmolculasperderantodacapacidaddemoverseovibrar.

Sabas que...Latemperaturacorporalnormaldelossereshumanosvaraentrelos36.5Cy37.5C.Engeneralsehablade:

Hipotermia,cuandolatemperaturacorporalesinferioralos36C. Febrcula,cuandolatemperaturaesde37.1Ca37.9C. Hipertermiaofiebre,cuandolatemperaturaesigualosuperiora38C.

Datos

La temperatura en la superficie del Solalcanzalos6000Cyenel interioralcanza15millonesdegradosCelsius,sorprendente.

Conversin de escalas termomtricas

1. DeCelsiusaFahrenheitoviceversa:

C F5 9

32= -

donde:C:temperaturaenCelsiusF:temperaturaenFahrenheit

2. DeCelsiusaKelvinoviceversa:

donde:C:temperaturaenCelsiusK:temperaturaenKelvin

ejempLo Undacalurosodeveranolatemperaturallega35C.Expresaestatemperaturaen

FahrenheityKelvin.Resolucin:PrimeroloexpresamosenFahrenheit:

C F5 9

32= -

F535

932= -

F=95

LuegoaKelvin:K=C+273K=35+273

K=308Respuesta: 35C=95F=308K

1

Fsica


Sntesis

que nos indica su valor se tiene las

se denomina

que corresponde a

Sabas que...

La Antrtida es el continente ms froLatemperaturamsbajadelmundo,88,3C,fueregistradael24deagostode1960,enlaestacinVostok.Adems,fuertesvientosazotanelcontinente.Enelinteriorsehanregistradovientosdehasta320km/h.Estosvientossoplanenpendientedesdeelinteriorhacialacostay,combinadosconlasbajastemperaturas,creanpeligrosasrfagasdevientohelado.

Unidad II

34

Colegios


Aprende ms...





La temperatura es una cantidad fsicaescalar.

La temperatura es proporcional almovimiento de las partculas queconformanelcuerpo.

Launidaddela temperaturaenelS.I.eselKelvin.

La temperatura depende de la masa delcuerpo.

Dosrecipientesquecontienencantidadesdiferentes de un mismo lquido puedentenerigualtemperatura.

EnlaescalaKelvinelpuntodeebullicindelaguaes100C.


Latemperaturadeuncuerpoesproporcionalal delaspartculasqueposee.

ElpuntodesolidificacindelaguaenlaescalaKelvincorrespondea .

Uncuerpocalientetienems queuncuerpofro.

Silaspartculasdedoscuerposdediferentesmasasestnvibrandoconlamismavelocidad,enton-

ceslatemperaturadeamboses .

EnlaescalaCelsius,elceroabsolutocorrespondea .

LaescalaKelvinsedenominaabsolutaporquesolotomavalores .

1

Fsica



I. Puntodecongelacindelagua

II. Puntodeebullicindelagua

III. Elceroabsoluto

a) 100K

b) 0K

c) 273K

d) 373K

I. II. III.


1. La temperaturams baja registrada en el Polo Sur fue de 60 C. Expresa este valor en la escalaFahrenheit.

a) 66F b) 76F c) 56Cd) 68F e) 108F

2. Latemperaturaenundadeveranopuedealcanzarlos46CenPiura,culeslatemperaturaexpresadaenlaescalaFahrenheit?

a) 143,4F b) 124,6F c) 114,8Fd) 105,6F e) 108,4F

3. Unapersonaconhipotermiaregistrunatemperaturade34C,culessutemperaturaenlaescalaFahrenheit?

a) 93.2F b) 98,4F c) 87,4Fd) 99,2F e) 96,7F

4. Enelcentrodeunmecheroencendidodeunlaboratoriosealcanzantemperaturasde520C,expresarestatemperaturaenlaescalaFahrenheit.

a) 868F b) 968F c) 986Fd) 896F e) 768F

5. AqutemperaturaenlaescalaCelsiuscorrespondeelceroabsoluto?

a) 0C b) 73C c) 460Cd) 273C e) 160C

6. Qutemperaturasnoexisten?

I. 243C

II. 198C

III. 280C

a) soloI b) soloII c) soloIIId) IyIII e) IyII

7. AqutemperaturalasescalasCelsiusyFahrenheitcoinciden?

a) 20 b) 30 c) 40d) 20 e) 40

Unidad II

36

Colegios


Practica en casa





La temperatura de un cuerpo dependede la agitacin o delmovimiento de laspartculasdelcuerpo.

SegnelS.I.,launidaddelatemperaturaeselCelsius.

La temperatura ms baja posiblecorrespondea0C.

LaescalatermomtricamsempleadaenEstadosUnidoseslaCelsius.


Latemperaturadeuncuerpodependedela delasmolculasdelcuerpo.

LaunidaddelatemperaturaenS.I.esel ysusmboloes .

ElceroabsolutocorrespondeenlaescalaCelsiusa .

Elpuntodecongelacindelaguaes F.

Laescalatermomtricamsempleadaenelmundoesla .

ElpuntodeebullicindelaguaenlaescalaKelvincorrespondea .

Elinstrumentoparamedirlatemperaturaesel .

Lasmolculasdeuncuerpocalientetienenmayormovimientoquelasdeun .

LaescalamsempleadaenSudamricaes .

Laescaladetemperaturaempleadaenlainvestigacincientficaes .


I. Escalaempleadaenlainvestigacincientfica

II. EscalamasusadaenEstadosUnidos

III. Correspondealceroabsoluto

a) Fahrenheit

b) 0C

c) Kelvin

d) 0K

I. II. III.

1

Fsica



1. Expresa90CenlaescalaFahrenheit.

a) 184F b) 194F c) 164Fd) 186F e) 178F

2. El24deagostode1960latemperaturamsbajaregistradaenlaAntrtidafuede88C.ExprsalaenlaescalaFahrenheit.

a) 126,4F b) 136,4F c) 128,4Fd) 116,6F e) 122,6F

3. Unapersonaconfiebreregistrunatemperaturade41C,quvalortienenenlaescalaKelvin?

a) 324K b) 314K c) 334Kd) 336K e) 304K

4. La temperaturadeungasencerradoenunrecipienteesde353K,qu lectura tieneexpresadaenFahrenheit?

a) 172F b) 182F c) 176Fd) 166F e) 152F

5. Expresa0FenlaescalaKelvin.

a) 265,5K b) 252,4K c) 267,6Kd) 255,2K e) 245,2K


1. InvestigasobrelatemperaturainteriordelaTierra.

2. Investigasobrelatemperaturadeebullicindelosmetalesmsempleados.

Unidad II

38

Colegios


caLor2

Fsica


CalorElcaloreslaenergaentrnsitoquevadeuncuerpodemayortemperaturaaotrodemenortemperatura.Tambin sepuededecir que el calor es la energaque se transmitedeun cuerpo aotro, debido a ladiferenciaentresustemperaturas.

Elcaloresunaformadeenerga,poresosuunidadenelSistemaInternacionaleseljoule (J).Tambinexistenotrasunidadesquetodavaseemplean,comolacalora(cal)ylakilocalora(Kcal).

Equivalencias

1cal=4,186J

1kcal=1000cal

Calor especfico (Ce)

Esunacantidadfsicaquenosindicalacantidaddecalorqueunaunidaddemasadebeganaroperderparaelevarodisminuirsutemperatura.Estacantidadescaractersticadecadasustancia.LasunidadesdelcalorespecficoenelsistemainternacionalsonJ/kgK.

Debidoasuusomuyextendido,todavaseemplealacaloracomounidaddecalor,aslaunidaddecalorespecficoseralacal/g.C.Porejemplo,elcalorespecficodelaguaes1cal/g.C.Estoquieredecirque,siqueremoselevarlatemperaturadeungramodeaguaenungradoCelsius,debemosdarle1calora.

Sabas que...Elaguaeslasustanciaconelcalorespecficomsalto:1cal/g.C.Cualquierotrasustanciatieneuncalorespecficomenor.Losmetales,porejemplo,tienenuncalorespecficomuybajoypropiodecadasustancia,estohacequesecalientenmsrpidoqueotras.Porejemplo,elcalorespecficodellatnesde0.094cal/g.C.

Sustancias J/KgK cal/gC

agua

aceite

aire

alcohol

aluminio

cobre

hielo

hierro

mercurio

oro

plata

plomo

4180

1956

1003

2759

920

376

2215

502

125

126

251

124

1,00

0,47

0,24

0,66

0,22

0,09

0,50

0,12

0,03

0,03

0,06

0,03

Unidad II

40

Colegios


ExplicacinEl calor especfico del agua es de 1 cal/g C. Estosignifica que para que un gramo de agua eleve sutemperatura en un grado Celsius, debe ganar unacalora. A diferencia del hierro, un gramo de estasustancia debe ganar solo 0,113 caloras, es decir,calentarungramodehierrorequieremenoscalorqueungramodeagua.Engeneral, siqueremoscalentarlos cuerpos de la misma masa pero de sustanciasdiferentes,senecesitarmenoscalorenelcuerpoquetengamenoscalorespecfico.Porejemplo,empleandola tabla, qu esms fcil de calentar unamasa deplataolamismamasadecobre?

Todos los cuerpos se calientan con diferente rapidez. Unos necesitan ms y otro menos

cantidad de calor

Calor sensible (Q)

Eslacantidaddecalorqueuncuerpodebeganaroperderparaaumentarodisminuirsutemperatura.

Frmula

donde:

Ce:eselcalorespecficodelcuerpo

m:masadelcuerpo

DT:variacindetemperatura

ejempLoDeterminalacantidaddecalorquedebetener400gdealuminioparaelevarsutemperaturade20Chasta160C.

Resolucin:

Deacuerdoalatablaelcalorespecficodelaluminioes0,212cal/gC.

Reemplazandolosdatosenlafrmula:

Q=(0,212cal/gC)(400g)(160C20C)

Q=11872cal

Los metales tienen un bajo calor especfico, por esta razn se calientan en forma rpida

2

Fsica


Poder calorficoSe llama poder calorfico al calor que se libera en el proceso de combustin de un cuerpo, llamadocombustible.Elpodercalorficosemidecomolacantidaddecalorasokilocalorasquesedesprendenenlacombustinde1kgdemasadelmaterialcombustible.

La combustin de la madera produce grandes cantidades de calor.

Tabla de poderes calorficos

Sustancia Poder calorfico (kcal/kg)

alcohol 6700

antracita 8500

carbndelea

7500

gasnatural 11000

gasolina 10000

hulla 8000

lignito 4500

kerosene 10500

Unidad II

42

Colegios


ejempLoUnkilogramodehullapuedeliberar8000Kcalensucombustin.

Cuntodecalorseliberaenlacombustinde4,8kgdehulla?

Resolucin:

Deacuerdoalatabladepoderescalorficos,unkilogramodehullapuedeliberar8000Kcal,porlotanto4,8kgdehullaliberarn(4,8kg)(8000kcal/kg)=19200Kcal.

El petrleo y sus derivados se emplean en grandes cantidades,en la mayora de industrias, a pesar de la contaminacin que producen.

Por eso se estn buscando fuentes alternas de energa.

Datos

TermografaLatermografareveladiferentesniveles de calor. Las zonasrosa, roja y amarilla son lasmscalientes.

2

Fsica


Sntesis

Ce = 1 cal/gC

que nos indicaque va de

que tiene

Unidad II

44

Colegios


Aprende ms...





Elcaloresunaenergaentrnsito.

Segn el S.I., la unidad de calor es lacalora.

El calor especfico es propio de cadasustancia.

El calor va de un cuerpo de menostemperaturaaotrodemayortemperatura.

Uncuerpoconmenorcalorespecficoqueotro se calientams rpido, aun cuandosusmasassoniguales.

Unakilocaloraequivalea4186J.


Elcaloresla entrnsitoquevadeuncuerpodemayor

aotrodemenor .

LaunidaddelcalorenelS.I.es ysusmboloes .

Uncuerpoparaelevarsutemperaturadebe calor.

Cuandouncuerposeenfraha calor.

El eslacantidaddecalorquedebeganaroperderununidaddemasa

paraaumentarodisminuirsutemperaturaen .

Sellama alcalorqueliberaunaunidaddemasaensucombustin.

2

Fsica



I. UnidaddelcalorenelS.I.

II. Sustanciaconmayorcalorespecfico.

III. Energa que pasa de un cuerpo a otro, por diferencia detemperaturas.

a) agua

b) calora

c) calor

d) joule

I. II. III.


1. Expresa400calenjoule.

a) 1546,4 b) 1572,6 c) 1674,4d) 1774,4 e) 1664,2

2. Acuntascalorasequivaleunaenergacalorficade250J?

a) 56,72cal b) 59,72cal c) 52,32cald) 58,36cal e) 54,68cal

3. Qucantidaddecalorsedebesuministrara600gdeunpedazodehierroparaelevarsutemperaturade20Ca240C?(Cehierro=0,12cal/gC)

a) 16646cal b) 14916cal c) 14584cald) 14882cal e) 15840cal

4. Cuntascalorassedebesuministraraunbloquedeplatade400gparaelevarsutemperaturade18Chasta318C?(Ceplata=0,06cal/gC)


5. Cuntascalorassedebesuministrarados litrosdeaguaa temperaturaambiente (20C)paraquealcanceelpuntodeebullicin(100C)?

a) 120kcal b) 160kcal c) 180kcald) 240kcal e) 260kcal

6. Cuntocalorseliberaenlacombustinde2,8kgdehulla?

a) 120kcal b) 160kcal c) 180kcald) 22400kcal e) 260kcal

7. Cuntoskilogramosdegasolinasenecesitanparaproducir27500kcal?

a) 2,5kg b) 2,75kg c) 3,0kgd) 3,5kg e) 3,8kg

Unidad II

46

Colegios


Practica en casa





Elcaloresllamadoenergaentrnsito.

Segn el S.I., la unidad del calor es lacalora.

El calor especfico del agua es de 1 cal/gC.

Unacaloraequivalea4,23J.


LasunidadesdelcalorespecficoenelS.I.son .

Elcaloreslaenergaen quevadeuncuerpodemayor aotrode

menor .

Unakilocaloraequivalea caloras.

Lasustanciaconmayorcalorespecficoes .

Elcalor eslacantidaddecalorqueuncuerpodebe o

paraaumentarodisminuirsutemperatura.


I. Cantidad de calor que un cuerpo debe ganar o perder paraaumentarodisminuirsutemperatura.

II. UnidaddecalorenelS.I.

III. Calorqueseliberaenelprocesodecombustindeuncuerpo,llamadocombustible.

a) podercalorfico

b) calora

c) calorsensible

d) joule

I. II. III.

2

Fsica



1. Expresa600Jencaloras.

a) 132,6cal b) 143,3cal c) 167,2cald) 175,8cal e) 163,8cal

2. AcuntosJoulesequivaleunaenergacalorficade1800caloras?

a) 7534,8J b) 6789,5J c) 5635,21Jd) 7883,71J e) 6995,4J

3. Qucantidaddecalorsedebesuministrara500gdeunpedazodecobreparaelevarsutemperaturade30Ca250C?(Cecobre=0,09cal/gC)


4. Cuntoskilogramosdegasolinasenecesitanparaproducir38500Kcal?



1. Investigasobreloscaloresespecficosdelagua.

2. Investigasobreelequivalentemecnicodelcalor.

Unidad II

48

Colegios


transmisin deL caLor3

Fsica


Transmisin del calorEselprocesoporelqueseintercambiaenergaenformadecalorentredistintoscuerposoentrediferentespartesdeunmismocuerpoqueestnadistintatemperatura.

Formas de la transmisin del calorEl calor producido por un foco calorfico puede transmitirse por todo el espacio que lo rodea. Estatransmisinopropagacinsepuededarporconduccin,conveccinyradiacin.Aunqueestosprocesospuedensucedersimultneamente,unopuedepredominarsobrelosotros.

conduccin

radiacin

conveccin

Conduccin

Laconduccineslatransmisindelcaloratravsdeunasustancia,graciasalascolisionesdesusmolculas.Ellugardondelosdosobjetosseponenencontacto,lasmolculasdelobjetocaliente,quesemuevenmsdeprisa,colisionanconlasdelobjetofro,quesemuevenmsdespacio.Amedidaquecolisionanlasmolculasrpidasdanalgodesuenergaalasmslentas.Estasasuvezcolisionanconotrasmolculasenelobjetofro.Esteprocesocontinahastaquelaenergadelobjetocalienteseextiendeporelobjetofro.

Los metales transmiten calor por conduccin.

Existenslidosquenoconducencalor,comolamaderayelcarbn.Estosslidossedenominanaislantestrmicos.

Si tocasconlamanounpedazodehierroyotrodemaderaque,segnel termmetro, tienelamismatemperatura,sentirscomosielhierroestuviesemsfro.Ladiferenciaexperimentadasedebealarapidezconqueelhierroconduceelcalordenuestramano.

Losmetalessonbuenosconductoresdelcalor,peronotodoslotransmitenporigual.Estapropiedadsedenominaconductividadtrmica.Elmetaldemayorconductividadeslaplata,luegoeloro.

Unidad II

50

Colegios


Enlasiguientetablasemuestraalgunosmetalesordenadosdemayoramenorconductividad.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

plata oro cobre latn zinc estao hierro plomo platino

Aun cuando un trozo de metal y uno de madera se encuentren a la misma

temperatura, la pieza metlica parece estar ms fra.

Las personas sienten fro cuando ceden rpidamente calor hacia el ambiente.

Conveccin

Laconveccineslaformadepropagacindelcalorenlosfluidos,esdecir,enloslquidosyenlosgases.La conveccin tiene lugar cuando reas de fluido caliente asciendenhacia las regiones de fluido fro.Cuandoestoocurre,elfluidofrodesciendetomandoellugardelfluidocalientequeascendi.Esteciclodalugaraunacontinuacirculacin,denominadacorriente de conveccin,enlaqueelcalorsetransfierealasregionesfras.

Paraapreciarlaconveccin,observacuandohierveaguaenunaolla.Lasburbujasquesevensonregionescalientesdeaguaqueasciendenhaciaregionesmsfrasdelasuperficie.

Probablemente ests familiarizado con la expresin:el aire caliente sube y el fro baja, que es unadescripcindelfenmenodeconveccinenlaatmsfera.Elcalorenestecasosetransfiereporlacirculacindelaire.

3

Fsica


ejempLos

Un radiador calienta el aire de la habitacin y establece una corriente de conveccin. La conveccin es una forma de propagacin del

calor en los lquidos y en los gases.

Molculas

Molculas fras

calientes

Un recipiente que contiene agua es colocado en una fuente de calor. Observa que las molculas inferiores, que estn ms calientes, tienen un mayor movimiento que las molculas fras

Radiacin

Laradiacineslaformadepropagacindelcalorenelvaco.Laradiacinesunmtododetransferenciadecalorquenoprecisadecontactoentrelafuenteyelreceptordelcalor.Porejemplo,podemossentirelcalordelSolaunquenopodemostocarlo.Elcalorsepuedetransferiratravsdelespaciovacoenformaderadiacintrmica.

La radiacin es, por tanto, un tipo de transporte de calor que consiste en la propagacin de ondaselectromagnticasqueviajanalavelocidaddelaluzenelvaco.

DivisordehazVentiladorqueextiendelasondas

El magnetrn produceondasdealtafrecuencia

En el horno de microondas se produce calor mediante ondas de alta frecuencia

Horno de microondas

Unidad II

52

Colegios


3Sntesis

se puede dar por

Fsica


Aprende ms...





En la conveccin, el aire calientedesciendeyelairefroasciende.

Los rayos solares llegan a la Tierrapropagndoseporconveccin.

En los slidos, el calor se transmite porconduccin.

Elcalorsepuedetransmitirdetresformas.

Elplomoesmejorconductordecalorqueeloro.

Lamaderaesunaislantetrmico.


La eslaformaenqueelcalorsepropagaenelvaco.

La eslaformaenqueelcalorsepropagadeunextremoaotroenunslido.

Enlos ,elcalorsetransmiteporconveccin.

Laplataesun conductordecalor.

Lasondas puedenpropagarseenelvaco,comolaluzyelcalor.

Un esungranabsorbentederadiacintrmica.

Unidad II

54

Colegios



I. Eslaformacomoelcalorsepropagaenelvaco.

II. Esunmaterialmalconductordelcalor.

III. Sonmaterialesbuenosconductoresdelcalor.

a) metales

b) conduccin

c) madera

d) radiacin

I. II. III.


1. Enlosslidos,latransmisindelcalorsedapor

a) radiacin. b) induccin. c) conveccin.d) conduccin. e) contacto.

2. La ocurre porque los cuerpos calientes emiten una clase de ondas que sepropaganenelvaco.

a) conduccin b) conveccin c) radiacind) contacto e) induccin

3. Forma de transmisin de calor que ocurre porque lasmolculas del cuerpoms prximas al fococalorficoabsorbenenergadeesteylastransmitenalasmolculasvecinas.

a) conveccin b) conduccin c) radiacind) induccin e) contacto

4. Elcalorsepuedepropagarpor

a) contacto,induccinoradiacin.

b) contacto,induccinofrotamiento.

c) conduccin,conveccinoradiacin.

d) conduccin,induccinoradiacin.

e) conduccin,induccinofrotamiento.

5. Enlosfluidos,latransmisindelcalorsedapor

a) conduccin. b) induccin. c) conveccin.d) contacto. e) radiacin.

6. Laluzyelcalorsepropagancomoondas

a) mecnicas. b) electromagnticas. c) sonoras.d) longitudinales. e) armnicas.

7. Uncuerponegroes porserunperfecto delaradiacintrmica.

a) idealabsorbente b) realemisor c) inexistentereflectord) existentereflector e) realabsorbente

3

Fsica


Practica en casa



1. Justificaaveracidadofalsedaddelassiguientesproposiciones:


Lapropagacindelcalorporconduccinsedaenlosslidos.

Elcalorpuedepropagarseenelvaco.

Enloslquidosygaseselcalorsepropagaporconveccin.

Enlapropagacinporconveccin,existeuna corriente de conveccin, que haceque el lquido o gas caliente suba y ellquidofrobaje.

En la propagacin por conduccin, elcalorsepropagaenelvaco.


Losmetalesson conductoresdelcalor.

Enloslquidosyenlosgases,elcalorsepropagapor .

Enelvacoelcalorsepropagapor .

Lapropagacinporconduccinsedaenlos .

Enlapropagacinporconveccinsegenera deconveccin,quemueve

ellquidoogas.

Laplataesun decalor.

Unidad II

56

Colegios


3. Escribeenlosparntesislaformaporlaquesetrasmiteelcalorencadaunodeloscasos.

Enlosfluidos (............................................. )

Cuandocalentamosagua (............................................. )

Cuandogolpeamosunclavo (............................................. )

DesdeelSolhacialaTierra (............................................. )

Dentrodelahabitacin (............................................. )


I. Sonbuenosconductoresdelcalor.

II. Sepuedepropagarenelvaco.

III. Enellos,elcalorsepropagaporconveccin.

a) elcalorylaluz

b) slidos

c) metales

d) fluidos

I. II. III.


1. Enlosfluidos,latransmisindecalorsedapor

a) contacto. b) conveccin. c) conduccin.d) radiacin. e) induccin.

2. Enlosslidos,latransmisindelcalorsedapor

a) radiacin. b) conduccin. c) induccin.d) conveccin. e) contacto.


1. Investigasobrelaconductividadtrmicadelosmetales.

2. Investigasobrelaradiacinultravioleta.

3


Unidad II 4eFectos deL caLor

Unidad II

58

Colegios


Efectos del calorLoscambiosquesufrenlassustanciasdebidoalagananciaoprdidadelcalorsedenominanfenmenostrmicos.Entreestosfenmenostenemoselcambiodetemperatura,loscambiosdefaseyladilatacintrmica(cambiosdedimensiones).

Cambio de la temperatura

Elcambiode la temperaturaesun fenmenotrmicoqueconsisteenelaumentoodisminucinde latemperaturadeunasustanciadebidoalatransferenciadelcalor.

ejempLoDarle calor a cierta cantidad de agua, aumenta su temperatura, pero al quitrselo ladisminuye.

a) Calor sensibleEslacantidaddecalorqueseledaoquitaaunasustanciaparacambiarsutemperatura.

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0PEl calor suministrado produce un cambio de

temperatura en el lquido y tambin un cambio en la presin del aire contenido.

Cambio de fase

Elcambiodefaseeslatransformacinqueexperimentaunasustanciaalpasardeunafase(slida,lquidaogaseosa)aotras,debidoalagananciaoprdidadecalor.

Alacantidaddecalorqueunasustanciarecibeoselequitaparacambiardefaseseledenominacalor de trasformacin.

Duranteuncambiodefase,latemperaturadelcuerpopermanececonstanteytodoelcalorsuministradoseempleaenelnuevoordenamientomoleculardelanuevafase.

Elsiguienteesquemamuestraloscambiosdefaseparaelaguaysusnombresrespectivos.

Fusin Vaporizacin

Solidificacin

fase slida fase lquida fase gaseosa

hielo agua vapor

Condensacin

4

Fsica


100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Cuando el agua se vaporiza las molculas de la superficie comienzan a desprenderse de la misma.

Temperatura (T)

Tiempo (t)

A

B C

D E

F

SlidoSlido y lquido

Lquido

Lquido y gas Gas

En este grfico se muestra que en el proceso BC, llamado fusin, la temperatura permanece constante. En forma similar ocurre en el tramo DE, donde ocurre la vaporizacin.

Dilatacin trmica

Ladilatacin trmica es el fenmeno fsicopor el queun cuerpo aumenta susdimensionesdebido alincrementodesutemperatura.

Cuando la temperaturadeuncuerpoaumenta, lostomos incrementan suvibracin.Estohaceque ladistanciaentreellosaumenteylasdimensionesdelcuerpotambin.Alenfriarseyretornarasutemperaturainicial,elcuerporecuperarsusdimensionesoriginales,porlotanto,esunfenmenoreversible.

Unidad II

60

Colegios


a) Expansin y contraccinLamateriaentodassusformas(slidos,lquidosygases)seexpandecuandosecalientaysecontraecuando se enfra. En general, para presiones y cambios de temperatura comparables, los gases seexpandenocontraenmuchomsqueloslquidos,yestos,msquelosslidos.

Junta de dilatacin

Al colocar los rieles de un tren, se debe dejar entre ellos una distancia de separacin, denominada junta, para que en temporadas de verano, al dilatarse

estos no se levanten o deformen

Dilatacin lineal y volumtricaLadilatacinpuedemanifestarsededosmaneras: comodilatacin lineal ydilatacinvolumtrica.Unejemplodedilatacinlinealocurrecuandounavarilladelgadademetalaumentasulongitudygrosoralcalentarse.Prcticamentenohayungrancambio,poresosehabladedilatacin lineal.

Instrumento de laboratorio empleado para estudiar la dilatacin lineal los

cuerpos

Sitenemosunaesferaslidademetalqueatraviesaajustadamenteunaro,luegolacalentamosyqueremoshacerlapasarporelaro,observaremosqueyanopasar.Aqusedebe?Alaumentodesustresdimensiones.Aestoseledenominadilatacin volumtrica.Otrocasobienconocidodedilatacinvolumtricaesladelmercurioempleadoenlostermmetros.

La esfera pasa por el aro a temperatura ambiente; al calentarla, ya no lo har. Esto se debe a la dilatacin volumtrica que experimenta.

4

Fsica


Sntesis

tambin llamados

Unidad II

62

Colegios


Aprende ms...





Al ganar calor un cuerpo, experimentafenmenostrmicos.

Unfenmenotrmicoesladilatacin.

Alganarcaloruncuerpo,puedeelevarsutemperatura.

Enladilatacin,elcuerpodisminuyesusdimensionesalaumentarsutemperatura.

Lamateriaentodassusformasseexpandecuandosecalienta.


Aldarlecalorauncuerpo, sutemperatura.

Lamedidadecalorquesedaoquitaauncuerposedenomina .

Alderretirseelhielo, calor.

Alcondensarseelagua, calor.

Todocambiodeunasustanciadebidoalcalorsedenomina .

Alvaporizarelagua, calor.

Todocambiodefaseseproduceatemperatura .

4

Fsica



I. Aumentodelasdimensionesdeuncuerpodebidoalaumentodesutemperatura.

II. Aumentoodisminucindelatemperaturadebidoalatransferenciadecalor.

III. Transformacin de una sustancia al pasar de una fase a otra,debidoalagananciaoperdidadecalor.

a) cambiodetempera-tura

b) dilatacin

c) cambiodefase

I. II. III.


1. Silasmolculasaumentansuagitacin,entoncesestas

a) tiendenaacercarse. b) tiendenaalejarse. c) dejandemoverse.d) seordenanms. e) nosealteran.

2. Indicaqualternativamuestraunefectodelcalor.

a) cambiodefase b) dilatacintrmica c) cambiodelatemperaturad) cambiodelaenergainterna e) todaslasanteriores

3. Cuandouncuerpodisminuyesutemperaturapuede

a) dilatarse. b) expandirse. c) contraerse.d) calentarse. e) estirarse.

4. Enlosdasmuyfros,losmaterialesdeunaconstruccin

a) sedilatan. b) seexpanden. c) secontraen.d) secongelan. e) nosealteran.

5. Qusustanciassedilatanms?

a) lasslidos b) laslquidas c) losgasesd) lasfluidas e) cualquiersustancia

6. Enuntermmetro,alaumentarlatemperatura,elmercuriose

a) contrae. b) reduce. c) dilata.d) enfra. e) congela.

7. Cuandounpedazodehieloseconvierteenagua,duranteelprocesosutemperatura

a) aumenta. b) disminuye. c) esconstante.d) sereducealamitad. e) disminuyeen1C.

Unidad II

64

Colegios


Practica en casa





Losfenmenostrmicosqueexperimentauncuerpopuedenserelcambiodefaseyeldedilatacin

Al fundir losmetales se pueden obteneraleacionesconnuevascaractersticas.

Entodocambiodefase,latemperaturaylapresinvaranduranteelproceso.

Normalmente,alaumentarlatemperaturade una sustancia, sus molculas seseparan.

Loslquidosseexpandenocontraenmsquelosslidos.


La trmicaeselincrementodelasdimensionesdeuncuerpo.

Losefectosqueelcalorpuedeproducirenuncuerposedenominanfenmenos .

Enlametalurgiasefundenlos paracombinarseyobtener .

Cuandodamoscalorauncuerpo,sutemperaturageneralmente .

Elcalor eslamedidadecalorqueganaopierdeuncuerpoparacambiar

sutemperatura.


I. Seexpandenosecontraenmsquelosslidosyloslquidos.

II. Esunodelosefectosdelcalor.

III. Eslaexpansindeuncuerpoalaumentarsutemperatura.

a) dilatacin

b) gases

c) compresin

d) cambiodetemperatura

I. II. III.

4

Fsica



1. Silasmolculasaumentansuagitacin,entoncesestas

a) tiendenaacercase. b) tiendenaalejarse. c) dejandemoverse.

d) nosealteran. e) seordenanms.

2. Enlosdascalurosos,losmaterialesdeunaconstruccin

a) secontraen. b) sedilatan. c) seenfran.

d) secongelan. e) nosealteran.

3. Enuntermmetro,alaumentarlatemperatura,elmercuriose

a) contrae. b) reduce. c) dilata.

d) enfra. e) congela.

4. Silasmolculasdeuncuerposeagitanms,entoncessutemperatura

a) hadisminuido. b) haaumentado. c) sehareducidoalamitad.

d) nohacambiado. e) faltalamasadelcuerpo.


1. Investigacmoinfluyeladilatacintrmicaenlaconstruccindeestructurasmetlicasyqualternativasseplantean.

2. Investigacmoinfluyelapresinatmosfricaenelpuntodeebullicindelagua.

Unidad II

66

Colegios


actividades compLementarias transmisin deL caLor

Objetivo

Comprobarlasformasdepropagacindelcalorenformageneral.

Materiales

unmetrodealambregalvanizadoN11

unahojadepapelaluminiode10x10cm

mediopliegodecartulinadecolor

unavela

unaampolladeaguadestiladade5ml

tijeraparacortarpapel

cintaadhesiva

unalicate

Procedimiento

1. Quiebralaampollaporlapartemarcada.Solodebequedarlapartesuperior(pequea).

2. Enelpapelaluminiodibujaycortaunahlice,comosemuestraenlafigura

3. Con el alambre galvanizado forma unaestructuracomosemuestraenlafigura.Colocalaampollaenlapartecentraldelahlice.

4. Coloca la cartulina rodeando la estructura ysujtalaconcintaadhesiva.Luegoenciendelavela.Observaloqueocurre.

5

Fsica


Cuestionario

1. Quformasdepropagacindecalorexisten?Explicacadaunabrevemente.

2. Qucuerpossonbuenosconductoresdecalor?

3. Porqulahliceempiezaagirarluegodeunrato?Cmosedenominaestefenmeno?

4. Cmoaumentaraslavelocidaddegiro?

5. Cmoexplicaraslosresultadosdeesteexperimento?

Unidad II

68

Colegios


repasoCapacidad: comprensin de la informacin




Laenergaqumicaestenlosalimentos.

El plstico y los combustibles provienendelpetrleo.

Elcobreesmejorconductordecalorqueeloro.

Laluzsolaryelcalorpuedenpropagarseenelvaco.

EnlaescalaKelvin,elpuntodeebullicindelaguaes100C.

En los slidos, el calor se transmite porconduccin.

SegnelS.I.,launidaddetemperaturaeselCelcius.

Lamaderaesunaislantetrmico.

La fuerza del viento es una fuente deenerganorenovable.

Entodassusformas,lamateriaseexpandecuandosecalienta.

6

Fsica



Latemperaturadeuncuerpoesproporcionalal delaspartculasqueposee

dichocuerpo.

Uncuerpoparaelevarsutemperaturadebe calor.

Enlos ,elcalordetransmiteporconveccin.


Lamedidadecalorquesedaoquitaauncuerposedenomina .

Lapalabraenergasignifica .

Uncuerpoenmovimientoposeeenerga .

Laenerga eslaqueposeenloscombustibles.

Laescalatermomtricamsempleadaenelmundoesla .

Laenerga seobtienedelamodificacindelosncleosdealgunostomos.


a) Fuentedeenergamsimportante,dedondeseobtieneelcombustible,elplstico,etc.

b) Materialmalconductordelcalor.

c) EscalamsusadaenEstadosUnidos.

d) Seaplicaeneltransporteyparalageneracinelctricaatravsdelosmolinosdeviento.

e) Energaproducidaporloselectronesenmovimiento.

f) Aumentodelasdimensionesdeuncuerpoalincrementarsutemperatura.

g) Tambinselesllamarecursosenergticos.

h) Formadetransmisindecalorenlosfluidos.

i) Laenergaalmacenadaenlosncleosatmicosyqueseaprovechaenlascentralesnucleares.

j) Laenergaquesetransfieredeunobjetoaotrodebidoaunadiferenciadetemperaturas.

energaelica calor

dilatacin petrleo

madera energanuclear

conveccin energaelctrica

Fahrenheit fuentesdeenerga

Unidad II

70

Colegios



1. Quenergapotencialadquiereunamasade8kgalserelevadahastaunaalturade4m?(g=10m/s2)

a) 320J b) 250J c) 32Jd) 160J e) 400J

2. Unapersonaconfiebreregistrunatemperaturade40C,culessuvalorenlaescalaKelvin?

a) 323K b) 313K c) 333Kd) 335K e) 303K



4. Formadetransmisindecalorquerealizanlasmolculasdelcuerpomsprximasalfococalorficoqueabsorbenenergadeesteylatransmitenalasmolculasvecinas.

a) conveccin b) conduccin c) radiacind) induccin e) contacto

5. Latemperaturadeungasencerradoenunrecipienteesde353K,culessulecturaexpresadaenFahrenheit?

a) 172F b) 182F c) 176Fd) 166F e) 152F



7. Qualtura sedebeelevarunamasade30kgparaqueadquieraunaenergapotencialde5400J?(g=10m/s2)

a) 12m b) 15m c) 16md) 18m e) 24m

8. Qucantidaddecalorsedebesuministrara600gdeunpedazodehierroparaelevarsutemperaturade20Ca240C?(Cehierro=0,12cal/gC)


9. Unapersonaconfiebreregistrunatemperaturade41C,culessuvalorenlaescalaKelvin?

a) 324K b) 314K c) 334Kd) 336K e) 304K

10.Qusustanciassedilatanms?

a) lasslidas b) laslquidas c) lasgaseosasd) lasfluidas e) cualquiersustancia

6

Fsica


Practica en casa





La energa radiante es la energaalmacenadaenelncleodelostomos.

En la escala Kelvin, el punto decongelamientodelaguaes0C.

Laenergaeslacapacidadqueuncuerpotienederealizarunaaccinotrabajo.

El calor fluye espontneamente delcuerpodemenortemperaturaaldemayortemperatura.

Latemperaturaindicaelgradodeagitacindelasmolculas.

Enlaconveccin,elairecalientebajayelairefrosube.

Los metales son malos conductores delcalor.

En la mayora de casos, los slidos seexpandenmsqueloslquidos.

Lafuerzadelasmareasesunafuentedeenergarenovable.

En los slidos, el calor se transmite porconveccin.

Unidad II

72

Colegios



Aldaroquitarcalorauncuerposepuedeaumentarodisminuirsu .

Laenergamecnicaeslasumadelasenergas y .

Enlos elcalorsetransmiteporconduc-

cin.

Lasfuentesdeenergaseclasificanen y

.

Alderretirseelhielo, caloryalcongelarseelagua, calor

Laplataesmejor queelhierro.

Enelvaco,elcalorsetransmitepor .

Enlosfluidos,elcalorsetransmitepor .

Uncuerpoubicadoaunaciertaalturatieneenerga .

Elcaloresla quesetransfieredeuncuerpoaotrodebidoaunadiferencia

entresustemperaturas.

Latemperaturaeslamedidadela delasmolculasdeuncuerpo.

La eslaformadepropagacindelcalorenloslquidosygases


a) Energaqueposeenloscuerposenmovimiento.

b) Lasplantaselaboransupropioalimentoconella.

c) Provenientederecursosquealmacenadosencantidadeslimitadas.

d) UnidaddelaenergayelcalorenelS.I.

e) Cantidaddecalornecesariaparaqueelgramodeunasustanciacambiesutemperaturaen1C.

f) EscaladetemperaturaenelS.I.

g) Temperaturadecongelacindelaguaenlacosta.

h) Significadodelapalabraenerga.

i) Buenosconductoresdelcalor.

j) Aumentodelasdimensionesdeuncuerpodebidoalincrementodesutemperatura.

calorespecfico 0c

metales biomasa

dilatacintrmica enaccin

cintica joule

kelvin energanorenovable

6

Fsica





2. Enlosdasmuyfros,losmaterialesdeunaconstruccin

a) sedilatan. b) seexpanden. c) secontraen.d) secongelan. e) nosealteran.

3. Cuntascalorassedebensuministraraunbloquedecobrede800gparaelevarsutemperaturade

23Chasta273C?(Cecobre=0,09cal/gC)


4. Culeslaenergacinticadeunatletade52kgdemasaquellevaunavelocidadde15m/s?

a) 2995J b) 5850J c) 4650Jd) 3240J e) 3800J

5. Laluzyelcalorsepropagancomoondas

a) mecnicas. b) electromagnticas. c) sonoras.d) longitudinales. e) armnicas.

6. Qusustanciassedilatanms?

a) lasslidas b) laslquidas c) lasgaseosasd) lasfluidas e) cualquiersustancia

7. Culdelassiguientesfuentesdeenergaesrenovable?

a) petrleo b) combustible c) gasnaturald) fuerzadelviento e) nuclear



9. Unamasade5kgeslanzadaconunavelocidadde30m/s,aqualturasedebeelevarestamasapara

quelaenergapotencialgravitatoriatengaelmismovalorquelaenergacintica?(g=10m/s2)

a) 18m b) 36m c) 42md) 40m e) 45m

10.Cuntoskilogramosdecarbndeleasenecesitanparaproducir18000kcal?



1. Investigacmoinfluyeladilatacindelosmaterialesempleadosenlaconstruccin(cemento,fierro,etc.)

2. Investigacmofuncionanlostermmetrosdigitales.


Comprensin de informacin

Comprenderelconceptodeenergaysuimportanciaenlavidadiaria.

Identificaryanalizarlosdiferentestiposdepresin.

Conocerlaimportanciadelapresinatmosfrica.

Elaborarcuadroscomparativosconlasdiferentesformasdepresin.

Resolverproblemasutilizandoelconceptodepresin.

ComprenderlosprincipiosdePascalyArqumedes.


Aplicarlospasosdelmtodocientficoenunexperimentosobrepresinhidrosttica.

Investigarsobrelaspropiedadesdeloslquidos.

Fluidos en reposoUNIDAD III

En la Segunda Guerra Mundial, los barcos jugaron un papel importante porque permitieron el transporte de cientos de miles de soldados a los campos enemigos. Hoy, con los conocimientos sobre flotacin, se pueden construir inmensas embarcaciones, que son prcticamente edificios

flotantes. Estas construcciones reciben el nombre de trasatlnticos y se emplean para viajes de entretenimiento. El trasatlntico de la figura tiene una masa de 65 toneladas. Por qu los barcos que estn hechos de metal no se hunden?, qu fuerzas mantienen a un barco flotando?,

qu propiedades tienen los lquidos y los gases? Estas y otras preguntas sern absueltas en el desarrollo de la presente unidad.


Unidad III 1Los FLuidos y sus propiedades

Unidad III

76

Colegios


Los fluidosSon todas las sustancias que no ofrecen resistencia a cambiarsu forma.Porello, losfluidossedeformanconfacilidadporquesuspartculaspuedencambiardeposicin fcilmenteyadoptarlaformadelrecipientequeloscontiene.Unfluidopuedeserunlquido oun gas.

Los lquidos

Enun lquido, las fuerzas de cohesin entre susmolculas sonpequeas,debidoaesto susmolculas tienenmayormovilidadyadoptanlaformadelrecipientequelascontiene,manteniendosuvolumendefinido.Lahidrostticaes lapartedela fsicaqueestudialoslquidosenreposo.

Sabas que...Nuestrocuerpoestformadoaproximadamenteporun70%deagua.

Los gasesUngasnotienenivolumenniformadefinidosdebidoalmovimientocaticodesusmolculas,yaquelasfuerzasdecohesinentreellasesmuydbil.Losgasesllenantodoelvolumendelrecipientequeloscontiene.Laneumostticaeslapartedelafsicaqueestudialosgasesenreposo.

Propiedades de los lquidos en reposo Lasuperficiedeunlquidoqueestenequilibrioesplanayhorizontal.

Lafuerzaejercidaporunlquidosobreunasuperficiecualquieraessiempreperpendicularaesta.

Liq.

Los lquidos ejercer fuerzas perpendiculares sobre las paredes del recipiente que los contiene y sobre la superficie del

cuerpo ubicado dentro de l.

En una probeta se han colocado lquidos de diferente densidad. El lquido de mayor

densidad est en el fondo.

1

Fsica


Debido a la tensin superficial las gotas de agua toman la forma de esferas.

Agua del suelo

Agua y humedad

Ascenso por vasosconductores

Hacesconductores

El agua del suelo puede ascender por la planta gracias a la capilaridad.

La miel presenta una gran viscosidad, por esto fluye muy lentamente.

F

Gas

F

Gas

Al ejercer fuerza sobre el gas este disminuye su volumen.

Unidad III

78

Colegios


Sntesis

puedenser:

1

Fsica


Aprende ms...

Capacidad: comprensin de informacin




Losslidosyloslquidossonfluidos.

En un lquido, las molculas tiene pocamovilidad.

Debidoalatensinsuperficial,loslquidosasciendenporuntubocapilar.

La hidrosttica estudia los lquidos enmovimiento.

La superficiedeun lquidoen reposoesplanayoblicua.

Un lquido con mucha viscosidad fluyerpidamente.


Los sonsustanciasquenoofrecenresistenciaacambiarsuforma.

Loslquidosylosgasesson .

Laoposicinquepresentaunlquidoalfluirsedenomina .

Ladensidadnosindicalacantidaddemateriacontenidaporunidadde .

Loslquidospuedensubirportubosdelgadosgraciasalapropiedaddenominada .

La estudialoslquidosenreposo.

Debidoala ,lasuperficiedeunlquidotiendeacontraer-

seyaformarunaesfera.

Laresistenciaquepresentanlosgasesalcomprimirsesedenomina .

Unidad III

80

Colegios


3. Relacionacorrectamente:

I. Tieneformayvolumenindefinidos.

II. Tieneformaindefinidayvolumendefinido.

III. Tieneformayvolumendefinidos.

a) slido

b) gas

c) lquido

I. II. III.


1. Lapartedelafsicaqueestudialoslquidosenrepososedenomina

a) mecnica. b) hidrosttica. c) esttica.d) neumosttica. e) dinmica.

2. Respectoalosfluidos,indicasiesverdadero(V)ofalso(F),segncorresponda.

I. Ofrecenresistenciaacambiarsuforma.

II. Puedeserunlquidooungas.

III. Tienenformadefinida.

a) FVV b) FVF c) FFFd) VFF e) VFF

3. Lapropiedaddeloslquidosdesubirporuntubodelgadoesla

a) viscosidad. b) densidad. c) tensinsuperficial.d) capilaridad. e) compresibilidad.

4. La noesunapropiedaddeloslquidos.

a) viscosidad b) compresibilidad c) tensinsuperficiald) densidad e) capilaridad

5. La eslapropiedaddelaceitedefluirlentamente.

a) compresibilidad b) viscosidad c) tensinsuperficiald) densidad e) capilaridad

1

Fsica


Crucifsica

1 2

3 4

5 6

7

8

9

10

11

Horizontal

3. Eslapartedelafsicaqueestudialoslquidosenreposo.

5. Eslapropiedadporlaquealgunassustanciasdisminuyensuvolumencuandoaumentalapresinsobreellas.

8. Poseenformayvolumendefinido,nosoncompresibles.

10. Eslaraznentrelamasadeunasustanciaysuvolumen.

11. Losfluidoslaadoptandelrecipientequeloscontiene.

Vertical

1. Eslaoposicinquemuestraunfluidoalasdeformacionestangenciales.

2. Tienenformaindefinidayvolumendefinido.

4. Debidoaestatensinseformanlasgotasenloslquidos.

6. CorrespondealafuerzaconquelaTierraatraecadaunidaddevolumendeunasustancia.

7. Sontantolquidoscomogases.

9. Sepuedencomprimirapreciablemente.

Unidad III

82

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Practica en casa





Loslquidossonfluidos.

Loslquidosenreposotienensusuperficieplanayhorizontal.

La neumosttica estudia los lquidos enreposo.

La fuerza ejercida por un lquido sobreuna superficie cualquiera es siempreperpendicularaestasuperficie.

En un recipiente que contiene doslquidos, el demenor densidad se ubicaenelfondodelmismo.


La estudialoslquidosenreposo.

Laneumostticaestudialos enreposo.

Losfluidossonsustanciasquesedeforman .

Losfluidospuedenser y .

Los tienenformaindefinidayvolumendefinido.

Los tienenformayvolumenindefinidos.

La eslapropiedaddeloslquidosdeascenderportubosdelgados.

La esunapropiedadpor laque la superficiedel lquido se

comportacomounamembranaentensin.

La eslaresistenciaquepresentaunlquidoafluir.

La nosindicalarelacinentrelamasayelvolumenqueocupauncuerpo.

1

Fsica


3. Relacionacorrectamente:

I. Propiedaddeloslquidosdesubirportubosdelgados.

II. Resistenciaquepresentaunlquidoafluir.

III. Resistenciaquepresentauncuerpoadisminuirsusdimensiones.

a) viscosidad

b) compresibilidad

c) densidad

d) capilaridad

I. II. III.


1. La eslapropiedaddeunlquidodeocuparlamenorsuperficieposible.

a) compresibilidad b) viscosidad c) tensinsuperficiald) densidad e) capilaridad

2. La eslapropiedaddetodasustanciaqueindicalacantidaddemateriacontenidaporunidaddevolumen.

a) viscosidad b) densidad c) compresibilidadd) tensinsuperficial e) capilaridad

3. Partedelafsicaqueestudialoslquidosenreposo.

a) mecnica b) neumosttica c) estticad) hidrosttica e) dinmica

4. Fasedelamateriaenlaqueelcuerpoposeeformayvolumendefinidos.

a) lquido b) gas c) fluidod) slido e) plasmtico

5. Propiedaddeloslquidosporlaqueuninsectosepuedeubicarsobresusuperficie.

a) capilaridad b) densidad c) compresibilidadd) tensinsuperficial e) viscosidad


1. Investigasobrelaviscosidaddelosaceitesusadosenelmotordelosautomviles.

2. Investigasobrelasaplicacionesquepuedetenerlapropiedaddetensinsuperficialdeloslquidos.

Unidad III

84

Colegios


presin y densidad2

Fsica


PresinEsunamagnitudfsicaquenosindicaqufuerzanormalactaporcadaunidadderea.CuandounafuerzanormalFactasobreunasuperficieplanadereaA,lapresinvienedadapor:

Launidaddepresinenelsistemainternacionaleselpascal(Pa),queeslapresinejercidaporunafuerzade1Nsobreunreade1m2.

ejempLoUnafuerzade4800Nactasobreunreade6m2.Culeslapresinejercidaporestafuerza?

Solucin:Reconociendolosdatos:

F=4800N

A=6m2

Aplicandolafrmuladepresin,tenemos:

P AF=

P6m4800N 800N/m2

2= =

P=800pascal

Estoquieredecirquecadametrocuadradodesuperficieestsoportandounafuerzade800N.

La presin y el rea

Deloanterior,sededucequealtenermenorsuperficie,seejercemayorpresindebidoalaconcentracindefuerza.Poresto,podemosintroducirconciertafacilidadunclavoounatachuelaenlamadera,ascomocortarfcilmenteconuncuchilloounatijeraunpapel.

Conclusin: a menor rea hay mas presin.

Debido a la pequea rea de la punta del clavo, este ejerce una gran presin al aplicarse la fuerza y puede

penetrar en la madera.

Unidad III

86

Colegios


Porelcontrario,aumentandoelreadecontacto,disminuyelapresin.Poresolosesquimalesempleanraquetasenlospiesparadesplazarseenlanieve,deigualmanera,lasmquinaspesadas,comotractoresocamionesdegrancapacidad, tienenvariasruedas,paradistribuirsupesoenunamayorsuperficieydisminuirlapresindelocontrariosehundiranenelpavimento.

Conclusin: a mayor rea hay menos presin.

DensidadEsunamagnitudfsicaquesedefinecomoelcocienteentrelamasadeuncuerpoysuvolumen.Tambinsepuededecirqueeslacantidaddemasaporunidaddevolumenqueuncuerpoposee.SuunidadenelSistemaInternacionaleselkilogramo por metro cbico(kg/m3),aunquefrecuentementeseexpresaeng/cm3.

Vm=t

dondeesladensidad,meslamasayVeselvolumendelcuerpo.

2

Fsica


ejempLoUncuerpode4kgocupaunvolumende0,0025m3,determinarsudensidad.

Solucin:

Reconociendolosdatos:

m=4kg

V=0,0025m3

Aplicandolafrmuladedensidad,tenemos:

Vm=

0,0025m4Kg

3 =

1600Kg/m3=

Estoquieredecirqueunmetrocbicodeestecuerpotieneunamasade1600kg.

La densidad y la flotabilidad

Ladensidaddeuncuerpoestrelacionadaconsuflotabilidad.Unasustanciaflotarsobreotracuandosudensidadseamenor.Poreso,lamaderaflotaenelaguayelplomosehundeenesta;ladensidaddelamaderaesmenorqueladelagua,mientrasqueladelplomoesmayorqueladeesta.Siloscolocamosenmercurio,flotarnporqueesteltimotienemayordensidadqueambos.

Unidad III

88

Colegios


Densidades de diferentes slidos, lquidos y gasesTablas de densidades (25 C)

Slidos g/cm3 kg/m3

aluminio 2,7 2700

corcho 0,25 250

cobre 8,96 8960

hielo 0,92 920

hierro 7,9 7900

madera 0,20,8 200800

plomo 11,3 11300

vidrio 3,03,6 30003600

Lquidos g/cm3 kg/m3

acetona 0,79 790

aceite 0,92 920

aguademar 1,025 1025

aguadestilada 1 1000

alcoholetlico 0,79 790

gasolina 0,68 680

Leche 1,03 1030

mercurio 13,6 13600

Gases

(0 C, 1 atm)g/cm3 kg/m3

aire 0,0013 1,3

butano 0,0026 2,6

dixidodecarbono

0,0018 1,8

hidrgeno 0,0008 0,8

oxgeno 0,0014 1,4

2

Fsica


Sntesis

indica indica

PAF= P m

N Pascal (Pa)2= = D Vm= D

mkg3=

Unidad III

90

Colegios


Aprende ms...





La unidad de la densidad en el S.I. eskg/m3.

Lapresinnosindicaquefuerzaactaporcadaunidaddevolumen.

El aceite flota en el agua porque tienemenosdensidadqueelagua.

LaunidaddepresinenelS.I.eselpascal.

Siuncuerpoesmscompactoqueotro,tienemayordensidad.

La presin ejercida por una fuerza esinversamente proporcional al rea deapoyo.


La nosindicaquefuerzaactaporcadaunidadderea.

Elhieloflotaenelaguaporquetiene densidadqueelagua.

LaunidaddelapresinenelS.I.es .

Ladensidadnosindicalacantidaddemateriacontenidaporunidadde .

Unapiedrasehundeenelaguaporquesudensidades queladelagua.

Losgasestienen densidadqueloslquidos.

Elvalordeladensidaddelaguaes kg/m3.

Siunlquidoflotasobreelaceite,esporquesudensidades queladelaceite.

2

Fsica



I. UnidaddeladensidadenelS.I.

II. UnidaddelapresinenelS.I.

III. UnidaddelafuerzaenelS.I.

a) Pascal

b) Newton

c) kg/m3

I. II. III.


1. Hallalapresinejercidaporunafuerzade4200Nalactuarsobreunasuperficiede8m2.

a) 425Pa b) 525Pa c) 625Pad) 125Pa e) 575Pa

2. Enlafiguramostrada,hallalapresinqueejerceelbloquequepesa1440Nsobresubaserectangular.

3m2m

1,5m

a) 180Pa b) 210Pa c) 240Pad) 300Pa e) 360Pa

3. Hallaladensidaddeuncuerpocuyamasaes8200Kgyocupaunvolumende8m3.

a) 1025kg/m3 b) 1050kg/m3 c) 1150kg/m3

d) 1250kg/m3 e) 1350kg/m3

4. Hallalamasadeunbloquedemaderacuyadensidadesde750kg/m3yocupaunvolumende2,8m3.

a) 2400kg b) 2200kg c) 2100kgd) 2500kg e) 2600kg

5. Hallaladensidaddeunbloquedegranitodeformacbica,sisuaristamide0,5mytieneunamasade475kg.

a) 3200kg/m3 b) 3500kg/m3 c) 3600kg/m3

d) 3800kg/m3 e) 3900kg/m3

Unidad III

92

Colegios


Practica en casa





ElNewtones launidadde lapresinenelS.I.

Siuncuerpoflotaenelagua,sudensidadesmenorqueladelagua.

La presin es directamente proporcionalalreadelasuperficieencontacto.

Ladensidaddelaguaes1000kg/m3.

Ladensidaddelosgasesesmenorqueladeloslquidos.


LaunidaddeladensidadenelS.I.es .

Lapresinrelacionadosmagnitudesfsicas: y .

Ladensidaddeuncuerpoes proporcionalalvolumendelcuerpo.

Uncuerposehundeenelaguaporquesudensidades queladelagua.


I. Ladensidaddelagua

II. UnidaddelaPresin.

III. Ladensidaddelmercurio.

a) Newton

b) 13600kg/m3

c) 1000kg/m3

d) Pascal

I. II. III.

2

Fsica



1. Magnitudfsicaquerelacionalamasayelvolumendeuncuerpo.

a) presin b) peso c) densidadd) potencia e) energa

2. Hallalapresinqueejerceunafuerzade7200Nalaplicarsesobreunasuperficiederea4,5m2.

a) 1600kg/m3 b) 1500kg/m3 c) 1800kg/m3

d) 1440kg/m3 e) 1240kg/m3

3. Si una superficie de2,4m2 soporta unapresinde7800Pa, cul es la fuerza aplicada sobre lasuperficie?

a) 18620N b) 17720N c) 18820Nd) 18720N e) 18920N

4. Determinaladensidaddelsiguientebloquedecemento,sisumasade4620kg.

2m1m

1,5m

a) 1520kg/m3 b) 1550kg/m3 c) 1570kg/m3

d) 1510kg/m3 e) 1540kg/m3

5. Determinaelvolumenqueocupaunbloquede270kgcuyadensidadesde900kg/m3.

a) 0,25m3 b) 0,35m3 c) 0,45m3

d) 0,30m3 e) 0,55m3


1. Investigasobreladensidaddelaguaensusdiferentesfases.

2. Muestraenungrficocmovaraladensidaddelaguaconlatemperatura.

Unidad III

94

Colegios


presin hidrosttica3

Fsica


Presin hidrostticaEslapresinqueejerceunlquidosobreuncuerposumergidoenesteysedebealpesodellquidosobreelcuerpo.Tambinseejercepresinhidrostticasobrelasparedesdelrecipientequecontieneunlquido.

Lapresinhidrostticadependedelaprofundidadenlaqueseencuentraelpunto,deladensidaddellquidoydelaaceleracindelagravedad.

P g hliq= $ $

P:presinhidrosttica,enpascal(Pa=N/m2)

liq :densidaddellquido,enkg/m3

g:aceleracindelagravedad,enm/s2

h:profundidad,enmetros(m)

Liq.

La presin y la profundidadSiunosesumergeenelmarvariosmetrossentirlapresinhidrosttica,esdecirelpesoquetienesobreuno.Estodemuestraquelapresinhidrostticaesdirectamenteproporcionalalaprofundidad.

Liq.

Deloanterior,sededucequesitenemospuntosaigualprofundidadenunmismolquidoenreposo,estossoportarnigualpresinhidrosttica.Todoelconjuntodepuntosquecumpleestapropiedadformarnunalneahorizontalquesedenominaisbara.

C D

BAisbara

secumple:

i)

ii)

iii)

Unidad III

96

Colegios


P

Vasos comunicantesSellamavasoscomunicantesarecipientesdelquidoscomunicadosentres,generalmenteporsubase.Estosvasostienenlapropiedaddeque,encondicionesdeequilibrio,ellquidoquelosllenatieneigualpresinentodossuspuntossituadosalamismaalturay,consiguientemente,alcanzaunamismaalturaseacualsealaformadelosvasos.

3

Fsica


Principio de Pascal

Blas Pascal (16231662)Fue un notable filsofo y matemtico francs quedescubrielprincipioquellevasunombre.Tambininvent la primera calculadora mecnica y se leconsidera fundador de la teora matemtica de laprobabilidad.

La prensa hidrulicaLaaplicacinmsimportantedelprincipiodePascaleslaprensahidrulica.Estaconstadedosmbolosdediferente superficieunidosmedianteun lquido,de talmaneraque todapresinaplicadaaunodeellossertransmitidaalotro.Seutilizaparaobtenergrandesfuerzasenelmbolomayoralaplicarfuerzaspequeasen

Física 2

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