Variables Que Influyen En El Proceso Del Calor - Jj
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- Words: 829
- Pages: 4
Departamento de Ciencias Naturales Profesor: Jorge Jiménez Arias
VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE TRANFERENCIA DEL CALOR
En las tres situaciones expuestas en la profundización hemos analizado lo que sucede con tres variables: la masa, la diferencia de temperatura entre el inicio y final y el material que hemos puesto a calentar.
Cuando pensamos en calentar agua en diferentes cantidades, por ejemplo para una taza de té versus calentar agua para 100 tazas de té, resulta lógico que nos demoraremos más en calentar el agua para las últimas tazas de té.
Por otra parte, también nos resulta lógico pensar en que calentar dos cantidades iguales de una misma sustancia, toma menos tiempo calentar una de 10 a 11ºC que otra de 10 a 100ºC.
Sin embargo, a veces no entendemos bien por qué se demora menos en calentar un trozo de metal que un trozo de madera. Por ejemplo, si calentamos iguales cantidades aceite y agua por separado, sabemos que el aceite alcanzará primero la temperatura deseada.
La
cantidad
de
energía
térmica
necesaria
para
elevar
la
temperatura de una masa dada varía de una sustancia a otra. Por
1
ejemplo, el calor necesario para aumentar la temperatura de un 1 kg. de agua en 1ºC es 4186 J. ¿4186 J? ¿Este valor será alto o bajo?
Comparémoslo con otras
sustancias. Para
elevar en 1ºC
la
Temperatura de 1 kg. de sustancia se necesitan en: −
El Aluminio… …… 900 J
−
La Madera… …. 1700 J
−
El Vidrio… ………. 837 J
−
El Mármol… ……. 860 J
Observando estos datos nos podemos dar cuenta que 4186 J es bastante. Sobre todo si lo comparamos con el vidrio. ¿Qué significado tiene este valor?
Este valor representa de alguna manera la “naturaleza” del material, que habla de su facilidad o dificultad para elevar o disminuir la temperatura. Esta propiedad
se denomina calor específico
y es
particular a cada sustancia.
Es esta característica de los materiales
la que, justamente,
determina que una cuchara de madera se caliente bastante menos que una de aluminio al transferirles un mismo monto de energía. ¿Te imaginas revolviendo una olla que lleva 30 minutos sobre el fuego con una cuchara de aluminio en vez de usar una de madera?
Por otra parte, esta propiedad determina también cuán fácil cede la energía. Así como cada kilogramo de agua requiere de 4186 J para que su temperatura aumente en 1ºC, la misma cantidad de energía necesita perder para disminuir su temperatura en 1 grado Celsius.
2
De esta forma, si tenemos 1 kg de agua y 1 kg de algún metal que se encuentran, por ejemplo, a 40°C, observaremos que el metal demorará menos en enfriarse que el agua, pues cede su energía más rápidamente
que
el
agua.
Sabiendo
esto,
¿cómo
explicarías
la
costumbre de algunas personas, que al echar agua hirviendo en un vaso de vidrio, colocan una cuchara o un cuchillo en su interior?
Veamos ahora las formas en que se transfiere (cede o absorbe) la energía.
Los
tres
experimentos
realizados
corresponden
a
tres
situaciones en que se transfiere energía mediante diferentes procesos térmicos o de calor.
Como evidenciaste en la exploración, el calor se transfiere a través de tres mecanismos: conducción, convección y radiación.
En la conducción la transferencia de energía se puede explicar a escala
atómica
como
un
intercambio
de
energía
cinética
entre
moléculas, donde las partículas menos energéticas ganan energía al chocar con las partículas más energéticas. De esta manera se puede explicar lo observado en la actividad A: ¿Por qué se derrite la vela? Le entregamos energía a partículas de un extremo del cuchillo, y esta energía se transfirió a partículas del otro extremo del cuchillo, lo que hizo que se fundiera la gota de cera que estaba en el extremo opuesto a la llama. En este caso, la energía se transfirió de partícula en partícula a través del cuchillo.
Mediante los procesos de convección la energía es transferida por el movimiento del fluido calentado. Esta situación se observa en la actividad B: Observemos cómo se mueve el papel, en el movimiento del papel picado en el agua. El agua que se encuentra directamente
3
sobre la llama (al fondo del recipiente) se calienta y asciende hacia la parte superior. Al mismo tiempo, el agua fría de la superficie sustituye al agua caliente en el fondo del recipiente recibiendo el calor necesario, para
también
aumentar
de
temperatura.
Este
mecanismo
de
transferencia de energía se da en los fluidos, sean estos líquidos o Gases.
Por último, la radiación es un mecanismo en que se transfiere energía por medio de ondas electromagnéticas. Fue lo que se observó en la actividad C: Al sol. La moneda, que no está en contacto directo con el sol, sin embargo recibe sus ondas electromagnéticas, aumenta de Temperatura.
Usando este mecanismo de transferencia de energía, calentamos comida utilizando ondas electromagnéticas con un aparato en forma más rápida que en una cocina a gas. ¿Cuál será este aparato?
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VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE TRANFERENCIA DEL CALOR
En las tres situaciones expuestas en la profundización hemos analizado lo que sucede con tres variables: la masa, la diferencia de temperatura entre el inicio y final y el material que hemos puesto a calentar.
Cuando pensamos en calentar agua en diferentes cantidades, por ejemplo para una taza de té versus calentar agua para 100 tazas de té, resulta lógico que nos demoraremos más en calentar el agua para las últimas tazas de té.
Por otra parte, también nos resulta lógico pensar en que calentar dos cantidades iguales de una misma sustancia, toma menos tiempo calentar una de 10 a 11ºC que otra de 10 a 100ºC.
Sin embargo, a veces no entendemos bien por qué se demora menos en calentar un trozo de metal que un trozo de madera. Por ejemplo, si calentamos iguales cantidades aceite y agua por separado, sabemos que el aceite alcanzará primero la temperatura deseada.
La
cantidad
de
energía
térmica
necesaria
para
elevar
la
temperatura de una masa dada varía de una sustancia a otra. Por
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ejemplo, el calor necesario para aumentar la temperatura de un 1 kg. de agua en 1ºC es 4186 J. ¿4186 J? ¿Este valor será alto o bajo?
Comparémoslo con otras
sustancias. Para
elevar en 1ºC
la
Temperatura de 1 kg. de sustancia se necesitan en: −
El Aluminio… …… 900 J
−
La Madera… …. 1700 J
−
El Vidrio… ………. 837 J
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El Mármol… ……. 860 J
Observando estos datos nos podemos dar cuenta que 4186 J es bastante. Sobre todo si lo comparamos con el vidrio. ¿Qué significado tiene este valor?
Este valor representa de alguna manera la “naturaleza” del material, que habla de su facilidad o dificultad para elevar o disminuir la temperatura. Esta propiedad
se denomina calor específico
y es
particular a cada sustancia.
Es esta característica de los materiales
la que, justamente,
determina que una cuchara de madera se caliente bastante menos que una de aluminio al transferirles un mismo monto de energía. ¿Te imaginas revolviendo una olla que lleva 30 minutos sobre el fuego con una cuchara de aluminio en vez de usar una de madera?
Por otra parte, esta propiedad determina también cuán fácil cede la energía. Así como cada kilogramo de agua requiere de 4186 J para que su temperatura aumente en 1ºC, la misma cantidad de energía necesita perder para disminuir su temperatura en 1 grado Celsius.
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De esta forma, si tenemos 1 kg de agua y 1 kg de algún metal que se encuentran, por ejemplo, a 40°C, observaremos que el metal demorará menos en enfriarse que el agua, pues cede su energía más rápidamente
que
el
agua.
Sabiendo
esto,
¿cómo
explicarías
la
costumbre de algunas personas, que al echar agua hirviendo en un vaso de vidrio, colocan una cuchara o un cuchillo en su interior?
Veamos ahora las formas en que se transfiere (cede o absorbe) la energía.
Los
tres
experimentos
realizados
corresponden
a
tres
situaciones en que se transfiere energía mediante diferentes procesos térmicos o de calor.
Como evidenciaste en la exploración, el calor se transfiere a través de tres mecanismos: conducción, convección y radiación.
En la conducción la transferencia de energía se puede explicar a escala
atómica
como
un
intercambio
de
energía
cinética
entre
moléculas, donde las partículas menos energéticas ganan energía al chocar con las partículas más energéticas. De esta manera se puede explicar lo observado en la actividad A: ¿Por qué se derrite la vela? Le entregamos energía a partículas de un extremo del cuchillo, y esta energía se transfirió a partículas del otro extremo del cuchillo, lo que hizo que se fundiera la gota de cera que estaba en el extremo opuesto a la llama. En este caso, la energía se transfirió de partícula en partícula a través del cuchillo.
Mediante los procesos de convección la energía es transferida por el movimiento del fluido calentado. Esta situación se observa en la actividad B: Observemos cómo se mueve el papel, en el movimiento del papel picado en el agua. El agua que se encuentra directamente
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sobre la llama (al fondo del recipiente) se calienta y asciende hacia la parte superior. Al mismo tiempo, el agua fría de la superficie sustituye al agua caliente en el fondo del recipiente recibiendo el calor necesario, para
también
aumentar
de
temperatura.
Este
mecanismo
de
transferencia de energía se da en los fluidos, sean estos líquidos o Gases.
Por último, la radiación es un mecanismo en que se transfiere energía por medio de ondas electromagnéticas. Fue lo que se observó en la actividad C: Al sol. La moneda, que no está en contacto directo con el sol, sin embargo recibe sus ondas electromagnéticas, aumenta de Temperatura.
Usando este mecanismo de transferencia de energía, calentamos comida utilizando ondas electromagnéticas con un aparato en forma más rápida que en una cocina a gas. ¿Cuál será este aparato?
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