¿Cómo se transmite el calor?

1. ¿Cómo se transmite el calor? • El calor puede transmitirse de tres formas: CONDUCCION , CONVECCION Y RADIACION • CONDUCCION: El calor se transmite mediante un medio físico generalmente un sólido, puede darse en líquidos. La conductividad térmica de los cuerpos depende de la cohesión molecular, en consecuencia es máxima en los sólidos, débiles en los líquidos y es mínima en los gases. Ej. Calentamiento de una cuchara en el café.

2. ¿Cómo se transmite el calor? • CONVECCION: La transmisión de calor en líquidos y en gases, causada por el movimiento molecular en forma de corrientes ascendente y descendentes se denomina convección. Las sustancias con mayor energía calórica tienen menor densidad por eso ascienden y viceversa. Ej acondicionamiento de aire. RADIACION: Cuando la energía radiante choca con un cuerpo, no toda es absorbida, gran parte se refleja y el resto se transmite a través del cuerpo. Los cuerpos que absorben con facilidad irradian también con facilidad.

3. Cambios de estado La teoría cinética predice que la velocidad de agitación molecular aumenta cuando sube la temperatura y disminuye cuando ésta baja, lo que causa variaciones de la energía cinética de las moléculas. Como la Energía cinética de las moléculas determina la velocidad con que estas se mueven al azar, sus variaciones originan modificaciones de las fuerzas con que las moléculas se mantienen unidas, originando de esta forma los estados de la materia

4. Cambios de estado Ebullición Fusión Vaporización Evaporación SOLIDOLIQUIDOGASEOSO Solidificación Licuación Condensación (gases) (vapores) Sublimación

5. PROCESOS ASOCIADOS A LOS CAMBIOS DE ESTADO PROCESOS EXOTERMICOS Temperatura Se enfría el gas Condensación Se calienta el gas Se enfría el líquido Ebullición Congelamiento Se calienta el líquido Fusión PROCESOS ENDOTERMICOS Se enfría el sólido Se calienta el sólido Se añade calor

6. FUSION • Es el proceso de transformación de la mayoría de los sólidos en líquido, por absorción de calor. • Para fundir un gramo de una sustancia en su punto de fusión, se requiere una cantidad de calor igual a su calor de fusión Cf. Para fundir m gramos será necesaria una cantidad de calor m veces mayor • Q = m • Cf cf hielo= 334,9 J/g= 80 cal/g

7. Variación de volumen con la fusión • Todos los sólidos dilatan al fundirse • Hielo, hierro y bismuto, son excepciones, ya que al contraerse con la fusión, el líquido resulta más denso que su respectivo sólido. • Por ej. 1000 cm3 de hielo al fundirse, dan solo 910 cm3

8. Variación del punto de fusión con la presión • El punto de fusión de los sólidos que se dilatan al fundirse se eleva cuando aumenta la presión y baja cuando ésta disminuye. • El punto de fusión de los sólidos que se contraen al fundirse baja cuando aumenta la presión y sube cuando ésta disminuye.

9. El calor de fusión del hielo es 80 cal/gr, significa que para fundir un gramo de hielo, en su punto normal de fusión, se requieren 80 calorías, o bien, que para fundir un kilogramo, en iguales condiciones, se necesitan 80 kilocalorías.

10. SOLIDIFICACION • La solidificación es el proceso de transformación de un líquido en sólido, por desprendimiento de calor. Por cada gramo de un líquido que se solidifica se desprende una cantidad de calor igual a su calor de solidificación cs Q = m • cs • La fuerza de expansión que se desarrolla por la solidificación del agua, puede ocasionar la ruptura de las cañerías de distribución del agua potable en el invierno.

11. Variación del volumen con la solidificación • El volumen de los líquidos que se solidifican experimenta el fenómeno contrario al del volumen de los sólidos respectivos al fundirse, todos se contraen al solidificarse con excepción del agua, hierro y bismuto líquidos, que se dilatan al transformarse en sólidos • Esto origina en el agua un fenómeno llamado sobre-enfriamiento o sobre-fusión.

12. VAPORIZACION • Es el proceso de transformación de un líquido en vapor, por absorción de calor. • Cuando este proceso se realiza lentamente y sin turbulencia visible de la masa del líquido se habla de evaporación o vaporización.

13. Factores que influyen en la vaporización • Naturaleza del líquido: algunos líquidos se evaporan mas rápidamente que otros. • Temperatura: a mayor temperatura mayor velocidad de vaporización. • Superficie libre del líquido: a mayor superficie libre mayor velocidad de vaporización. • Presión: a menor Presión, mayor velocidad de vaporización • Movimiento del aire sobre la superficie libre del líquido: a mayor movimiento mayor velocidad de vaporización

14. EBULLICION • Es la vaporización rápida y turbulenta de un líquido en forma de burbujas que agitan toda su masa. Cada líquido hierve a una temperatura distinta, la cual permanece constante mientras dura la ebullición. Esta temperatura se denomina punto de ebullición del líquido. • Todo líquido hierve cuando su presión de vapor es igual a la presión que soporta su superficie libre.

15. Factores que influyen en el punto de ebullición • La presión exterior: a menor presión menor punto de ebullición Ej: ollas a presión. El punto de ebullición de un líquido depende directamente de la presión que soporta su superficie libre. • La profundidad del líquido: la presión hidrostática se suma a la atmosférica retardando la ebullición, o sea elevando su punto de ebullición.

16. Los gases disueltos en el líquido: el aire o cualquier otro gas disuelto en el líquido acelera el proceso de ebullición, por lo cual, a mayor cantidad de gas disuelto, más bajo punto de ebullición. • Las sales de disolución: retardan el proceso, por lo cual hacen subir el punto de ebullición.

17. Todo líquido hierve cuando la presión de sus vapores es igual a la presión que soporta su superficie libre.

18. Tabla de variación del punto de ebullición del agua con la presión

19. EVAPORACION • Es el paso lento de líquido a vapor, sin turbulencia visible de su masa. Características: • Se produce solo en la superficie libre del líquido. • Se produce a cualquier temperatura. • Va acompañado de un enfriamiento del líquido y del recipiente y aún de los cueros próximos, llamado frío de evaporación.

20. CONDENSACION • Proceso de transformación de un vapor en líquido, por desprendimiento de calor. • Se puede conseguir comprimiendo, o combinando compresión con enfriamiento. • El calor desprendido por el vapor de agua al condensarse tiene una importante aplicación práctica en la calefacción de habitaciones, esto se debe a que el agua tiene uno de los mas altos calores específicos y también uno de los calores de condensación mas elevados (2269,4 J/g= 539 cal/g)

21. ¿Qué cantidad de calor se requiere para transformar un trozo de hielo de 500g que está a -5°C en vapor de agua a 100 °C?

22. Solución:

23. Cuánto calor se debe suministrar a 100 gramos de hielo a -10ºC para convertirlos en vapor de agua a 110ºC en condiciones normales.

25. Problemas propuestos • Calcula la energía necesaria para fundir 50 gramos de hielo a una temperatura de 0ºC • Calcula la energía necesaria para fundir 100 gramos de hielo a 0ºC y calentarlos luego a 30ºC • Calcula la energía que absorben 20 gramos de agua a 100ºC que transforman en vapor de agua a 100ºC. • Calcula la energía que desprenden 20 gramos de agua a 100ºC que se condensan y se enfrían después a 0ºC. • La evaporación es un proceso de enfriamiento. ¿Qué es lo que se enfría y que se calienta durante la evaporación? • La condensación es un proceso de calentamiento. ¿Qué es lo que se calienta y qué se enfría durante la condensación? • Puedes determinar la dirección del viento si humedeces tu dedo y lo humedeces en el aire. Explica a qué se debe esto. • Menciona dos razones por las que el café se enfría más rápidamente si lo vertimos en un plato que si lo vertimos en una taza.

26. En un día de campo, ¿por qué es mejor envolver una botella en un trapo húmedo para enfriarla que colocarla en un cubo de agua fría? • ¿Por qué la temperatura constante del agua que hierve sobre la estufa es una prueba de que la ebullición es un proceso de enfriamiento? ¿Qué le ocurriría a la temperatura si la ebullición no fuese un proceso de enfriamiento? • ¿Se cocerán más pronto unas papas en una olla con agua si ésta hierve vigorosamente que si lo hace con suavidad? • Si en una habitación pequeña y sin calefacción hay una tina llena de agua caliente, por más frio que haga, la temperatura de la habitación no descenderá a menos de 0ºC . ¿Por qué? • En los días fríos de invierno las ventanas se humedecen por dentro. ¿A qué se debe esto? • En una noche despejada ¿Por qué se forma más rocío en un campo abierto que bajo un árbol o una banca en un parque?