Evaporación, calor y transferencia de energía. Temática: Evaporación y calor de evaporación. Materiales: • • •
Termómetro Alcohol Alcohol Papel toalla
1. Foca Focali liza zaci ción ón
Normalmente al salir de la ducha sentimos una sensación de frío, por lo que rápidamente nos cubrimos con la toalla o nos secamos lo antes posible. A qu! crees que se debe la sensación de frío que tenemos al salir de la ducha" #esponde lo que t$ crees y %ustifica tus respuestas& #& Al sal salir ir de la du duch cha a el cu cuerp erpo o es está tá mo% mo%ad ado. o. En Enton tonces ces el a' a'ua ua emp empie( ie(a a a evapora eva porarse rse,, para esto nec necesit esita a calo calor, r, el cua cuall obt obtiene iene de nue nuestro stro cuerpo. cuerpo. ) si entre'amos calor, nos enfriamos. Por eso decimos que tomaremos una ducha para refrescarnos. 2. Expl Explor orac aciión
Para investi'ar este tema te proponemos la si'uiente e*periencia& +. o%a un tro(o tro(o de papel papel toalla absorbente absorbente en alcohol alcohol y frota frota con ella ella el dorso de tu mano hasta humedecerlo. -escribe la sensación que te produce en la mano. #& ue'o de frotar la toalla con el alcohol sobre la mano se obtiene una sensación fría. /. -espu!s -espu!s de un tiempo la mano se seca, seca, 0u! 0u! le ocurrió ocurrió al alcohol" alcohol" #& o que pudo haber ocurrido es que la piel absorbió el alcohol. 1. ientras la mano está está h$meda h$meda con el el alcohol, 0u! sensación sensación se produce" produce" #& El alcohol empie(a a secarse y se siente frío con un poco de cosquilleo. 2. 3na ve( que se secó secó totalmente totalmente el alcohol, alcohol, notast notaste e al'una sensac sensación ión de cambio en la piel de sus manos" #& 4e siente calor ba%o la piel.
Para apoyar tus observaciones
+. Echa en un vaso alcohol hasta la mitad o menos /. ide la temperatura ambiente de la sala con tu termómetro Temperatura ambiente& /567 1. #e'istra la temperatura del alcohol Temperatura ambiente& /567 2. 0u! crees que ocurrirá si sacamos el termómetro del alcohol" 0u! temperatura debiera indicar" Anota tu predicción. #& -ebería indicar la misma temperatura. 5. 4aca el termómetro del alcohol y observa lo que ocurre con la temperatura que marca a medida que transcurre el tiempo, 8currió lo que predi%iste" #& No fue lo que se predi%o, la temperatura ba%ó. 9. Anota la temperatura más ba%a a la que lle'ó el termómetro& +:67. ;. hasta su temperatura normal. 3. e!lexión
0u! crees que le ocurre al alcohol que se encuentra en contacto con el bulbo del termómetro" 0u! efecto produce ese fenómeno en la temperatura que marca el termómetro" #& 7uando está en contacto con el alcohol la temperatura se observa y cuando se seca, la temperatura ba%a y al rato vuelve a la temperatura ambiente, al alcohol no le ocurre nada, sólo que al secarlo ba%a la temperatura. En base a lo que hemos estudiado en esta actividad, A qu! crees que se debe que sintamos frío al salir de la ducha" #& 4e debe a que el cuerpo está h$medo, pero al estar en contacto con la temperatura ambiente disminuye bruscamente su temperatura. En base a los resultados de la actividad, 7ambió en al'una medida sus ideas sobre por qu! se siente frío al salir del a'ua" #& No cambió ya que sabíamos que esto sucedía por la evaporación del a'ua.
"uestionario
+. 0u! es ener'ía" 4e define como la capacidad para reali(ar un traba%o. /. -efina ener'ía t!rmica, ener'ía química, ener'ía potencial, ener'ía cin!tica, ley de la conservación de la ener'ía. T!rminos&
Ener'ía T!rmica& Es la parte de la ener'ía interna de un sistema termodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura absoluta y se incrementa o disminuye por transferencia de ener'ía, 'eneralmente en forma de calor o traba%o, en procesos termodinámicos. Ener'ía 0uímica& Es aquella producida por reacciones químicas. Ener'ía Potencial& Es una de las ma'nitudes de más alcance de la física, entre otras cosas porque permite visuali(ar la dinámica de los cuerpos su%etos a fuer(as conservativas. Ener'ía 7in!tica& Es aquella ener'ía que posee debido a su movimiento. ey de la 7onservación de la Ener'ía& Afirma que la ener'ía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.
1. 0u! es calor" El calor se define como una forma de ener'ía asociada al movimiento de los átomos, mol!culas u otras partículas que forman la materia? ener'ía en tránsito entre dos cuerpos a distinta temperatura. 2. 7uál es la diferencia entre calor y ener'ía t!rmica" 7alor es transferencia de ener'ía mientras que la temperatura es una medida de la ener'ía cin!tica de los átomos de un cuerpo. 5. En qu! condiciones se transfiere el calor de un sistema a otro" a transferencia de calor se produce siempre que e*iste un 'radiente t!rmico o cuando dos sistemas con diferentes temperaturas se ponen en contacto. 9. E*plique los si'uientes t!rminos& Termoquímica, sistema, alrededores, sistema abierto, sistema cerrado, sistema aislado, proceso e*ot!rmico, proceso endot!rmico. T!rminos& Termoquímica&
7onsiste en el estudio de las transformaciones que sufre la ener'ía calorífica en las reacciones químicas, sur'iendo como una aplicación de la termodinámica a la química. 4istema& Es una parte específica del universo de inter!s para nosotros. Alrededores& Es el resto del universo e*terno al sistema, tambi!n se denomina entorno. 4istema abierto& 7uando pueden intercambiar masa y ener'ía con su entorno. 4istema cerrado& Permite la transferencia de ener'ía =calor> pero no de masa. 4istema aislado& No permite el intercambio ni de masa ni de ener'ía con su entorno. Proceso E*ot!rmico& 4on cambios e*ot!rmicos las transiciones de 'as a líquido =condensación> y de líquido a sólido =solidificación>. 3n e%emplo de reacción e*ot!rmica es la combustión. Proceso Endot!rmico& 4e denomina reacción endot!rmica a cualquier reacción química que absorbe calor. 8 sea, los productos tienen más ener'ía que los reactivos. ;. -efina entalpía. Es una ma'nitud termodinámica, simboli(ada con la letra @ may$scula, cuya variación e*presa una medida de la cantidad de ener'ía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de ener'ía que un sistema intercambia con su entorno. . 7uál es la diferencia entre calor específico y capacidad calorífica" 7uál es la unidad de las dos cantidades" 7uál es la propiedad intensiva y la e*tensiva" a diferencia reside en que, el calor específico =propiedad intensiva>, es el calor requerido para elevar la temperatura de + ' de una sustancia en +B7, mientras que la capacidad calorífica =propiedad e*tensiva> es la cantidad de calor necesaria para elevar en +B7 la temperatura de una cantidad dada de materia. :. -efina calorimetría y describa dos calorímetros de uso com$n. a 7alorimetría es la medida de la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo en el curso de un proceso físico o químico. +C. En una medición calorim!trica, Por qu! es importante conocer la capacidad calorífica del calorímetro" El calorímetro sirve para medir el desprendimiento de calores de reacción y calores de combustión, mediante los cambios de temperatura. Por eso es importante conocer la capacidad calorífica de un calorímetro, ya que este será el calor que el mismo pierde o 'ana con el e*terior, sería su capacidad para
mantener la temperatura sin cambio? cuanto mayor sea la capacidad calorífica, más calor se requiere para producir una elevación de temperatura. Problemas
+. Transforme /C D en calorías.
/. Transforme 2C cal en Doules.
1. Para calentar CC ' de una sustancia de C67 a 9C67 fueron necesarias 2CCC cal. -etermine el calor específico y la capacidad calorífica de la sustancia.
2. 7onsidere un bloque de cobre de masa i'ual a 5CC ' a la temperatura de /C67. 4iendo& 7 cobre C.C:1calF' 67. -etermine& a> la cantidad de calor que se debe ceder al bloque para que su temperatura aumente de /C67 a 9C67 y b> 7uál será su temperatura cuando sean cedidas al bloque +CCCCcal"
5. 4e derrama en el interior de un calorímetro +5C' de a'ua a 1567. 4abiendo que el calorímetro contenía inicialmente C' de a'ua a /C67 y que la temperatura de equilibrio t!rmico es de /967. -etermine la capacidad calorífica del calorímetro.
"onclusiones •
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a ecuación calorim!trica sirve para determinar cantidades de calor si se conoce la masa del cuerpo, su calor específico y la diferencia de temperatura, pero además permite definirla caloría como unidad de calor. Aun cuando no sea posible determinar el contenido total de ener'ía calorífica de un cuerpo, puede medirse la cantidad que se toma o se cede al ponerlo en contacto con otro a diferente temperatura. Esta cantidad de ener'ía en tránsito de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura es precisamente lo que se entiende en física por calor. 3na caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un 'rado centí'rado =+ 67> la temperatura de un 'ramo de a'ua. Esta definición, que tiene su ori'en en la !poca en la que la teoría del calórico estaba en plena vi'encia, se puede hacer más precisa si se considera el hecho de que el calor específico del a'ua varía con la temperatura. 4i por convenio se toma el a'ua líquida como sustancia de referencia asi'nando a su calor específico un valor unidad, la caloría resulta de hacer uno el resto de las variables que intervienen en dicha ecuación.
