calor y temperatura

MECANISMOS DE TRASFORMACION DEL CALOR

RADIACIÓN

 Para la física, se trata de la energía ondulatoria o de las partículas materiales que se propagan a través del espacio.

También se podría decir que es el proceso por el cual la energía se transfiere a través de ondas electromagnéticas, como ocurre, por ejemplo en el horno de microondas. También existen las Radiaciones Ultravioletas y las Radiaciones Alfa.

CONVENCCIÓN 

La convencción es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convencción se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convencción en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente. En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

CONDUCCION 

la conducción de electricidad es la transmisión de carga eléctrica mediante un cable u otro cuerpo.

La conducción de calor, por su lado, es la transmisión pero de calor, ya sea por contacto 

directo o a través de otros cuerpos.

En tanto, a instancias de la Ingeniería una conducción será el conjunto de conductos o de 

tuberías dispuestos para la circulación de algún fluido.

situaciones comunes en donde se perciben los cambios de temperatura

·        

·      El abrir el congelador se siente un cambio de frío.

     El salir de un supermercado se siente el cambio de temperatura.

·        El estar soleado pasar a estar nublado el cielo.

·        El tocar agua caliente con agua fría.

·        El estar lloviendo y salir el sol. 

El calor es una forma de energía en movimiento siempre que hay una diferencia de temperatura entre dos cuerpos se dice que el calor que influye en dirección del cuerpo de temperatura más alta.

TEMPERARTURA

La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en sus movimientos medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.

EXISTE UNA DIFERENCIA ENTRE  CALOR Y TEMPERATURA 

 El calor y la temperatura tienen relación entre sí.El calor está relacionado con la temperatura, porque siempre fluye desde los objetos más calientes hasta los objetos más fríos y la temperatura es la magnitud en la que se mide este flujo o energía.

CARACTERISTICA DE LOS DIFERENTES TIPOS DE TERMOMETROS:

El termómetro de gas de volumen constante es muy exacto, y tiene un margen de aplicación extraordinario: desde -27 °C hasta 1477 °C. Pero es más complicado, por lo que se utiliza más bien como un instrumento normativo para la graduación de otros termómetros.

Termómetro óptico: Dispositivo de medida de la temperatura en el que las propiedades de transmisión  y reflexión de la luz visible depende de la temperatura y cuya detección se puede relacionar con la temperatura tisular.

Termómetro metálico: El termómetro metálico es un instrumento utilizado para medir temperatura mediante la contracción y expansión de dos distintas aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación.

Termómetro clínico: Instrumento que sirve para medir la temperatura; el más habitual consiste en un tubo capilar de vidrio cerrado y terminado en un pequeño depósito que contiene una cierta cantidad de mercurio o alcohol, el cual se dilata al aumentar la temperatura o se contrae al disminuir y cuyas variaciones de volumen se leen en una escala graduada.

Termómetro de máximos y mínimos: El termómetro de máximos y mínimos, señala la temperatura máxima y mínima del lugar donde se encuentra. El termómetro se compone de un capilar que contiene dos varillas unidad, correspondiendo la varilla de la izquierda a la temperatura mínima y la varilla de la derecha a la temperatura máxima. Ambas varillas están llenas de líquido por donde se desliza el testigo de la temperatura alcanzada (estilete).

Termómetro de alcohol: El termómetro de alcohol es un tubo capilar de vidrio de un diámetro interior muy pequeño (casi como el de un cabello), que cuenta con paredes gruesas; en uno de sus extremos se encuentra una dilatación, llamada bulbo, que está llena de alcohol.

ESCALAS DE TEMPERATURA

EXPERIMENTO 

Materiales

3 recipientes del mismo tamaño uno contendrá agua caliente, el otro agua fría y el otro agua tibia.

PROCEDIMIENTO 

Acomodar los recipientes en forma de fila 

introducir una mano en agua caliente 

introducir la otra en agua muy fria 

finalmemte introducir las dos manos en la agua tibia 

observaciones:

al  introducir la mano en el agua caliente se puede percibir que cambia la temperatura de una manera en la cual se siente un ardor en la mano  y cuando se introdujo la otra mano en el agua fría la mano se sentía muy helada  en el momento en que puse mis dos manos dentro del agua templada se sintió un cambio de temperatura liviano no se sentía ni muy frió ni muy caliente 

principios de arquimedes

*PRINCIPIOS DE ARQUIMEDES*

La presión se ejerce por todo el fluido, y cuando un objeto es capaz de romper la tensión superficial y ser introducido, también es afectado por esa presión. El empuje es la fuerza que ejercen los fluidos por acción de la presión sobre un objeto.

ANÉCDOTA:

Cuenta la historia que una corona con forma de corona triunfal iba a ser fabricada para el rey Hieron II. Este entrego al joyero una pieza de oro. Debía estar hecha completamente de oro. Pero este era desconfiado y quiso averiguar si estaba fabricada todo de oro o si habían agregado otro metal (según él, que no fuera digno de su poder) que enturbiase su corona. Por esto hizo llamar a Arquímedes con el único fin de comprobar experimentalmente si el joyero había sido honrado o no. Una noche mientras seguía pensando como podía resolver algo tan difícil le llego la hora del baño. Pero al meterse se percató que el nivel del agua subía y dedujo que así podría calcular el volumen de la corona. Arquímedes salio corriendo de la bañera gritando ¡Eureka!; sin percatarse de que iba sin ropa. Con ese dato y el de la masa (que ya sabia) pudo calcular la densidad de la corona. Esta debía desalojar la misma cantidad de agua que una pieza de oro que tuviera la misma masa, es decir, debían de tener la misma densidad. Si la corona no estaba hecha completamente de oro su densidad seria menor. Pudo demostrar que el joyero había usado otros materiales para quedarse con parte del oro, teniendo la precaución de que la corona al final pesara lo mismo que la pieza de oro inicial. No se sabe si en verdad esto pasó realmente pues no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes y que pudiera ser el comienzo para el descubrimiento de su principio.

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”.
El empuje puede expresarse:E =  PeV

Dónde:

E = empuje (N)

Pe = peso específico (N / m³)

V = volumen (m³)

Como Pe = pg  entonces E = pgV

hidrodinamica

*HIDRODINAMICA*

La hidrodinámica estudia la dinámica de los líquidos.Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

·         que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases;

·         se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.

     

°RELACION DE ENTRADA Y SALIDA°

EL GASTO ES LA RELACION QUE EXISTE ENTRE A CANTIDAD DE VOLUMEN DEL FLUIDO QUE PASA A TRAVES DE UNA TUBERIA DETERMINADA.

g = v / t

g = gasto (m / s)

v = volumen (m)

t = tiempo (s)

Además, el gasto puede calcularse como:

g = av

Donde

a = área (m ² )

v = velocidad (m / s ² )

Esto se debe una cola v = ad, sustituyendo en g = ad / t

Y como v = d / t, entonces: g = av

EL FLUJO SE DEFINE COMO LA CANTIDAD DE MASA DEL FLUIDO QUE PUEDE PASAR ATRAVES DE UNA TUBERIA EN DETERMINADO TIEMPO Y SE ESCRIBE COMO:

f = m / t

Donde

f = flujo (kg / s)

m = masa (kg)

t = tiempo (s)

TAMBIEN PUEDE RELACIONARSE CON LA DENSIDAD PARA DETERMINAR EL 

FLUJO: p = m / v

Queda m = p v sustituyendo en la fórmula de flujo: f = p v / t

Observadores de si somos podemos realizar  otra, ya que g = v / t del queda:

f = p g

Como el volumen es constante, el gasto también es lo, que así

g1 = g 2

donde

g1 = gasto en el punto 1

g2 = gasto en el punto 2

a 1 v 1 = a 2 v 2

Donde

a 1 = área del punto 1

v 1 = velocidad en el punto 1

a 2 = área del punto 2

v 2 = velocidad en el punto 2.

Teorema de Bernoulli*

El teorema de Bernoulli es también conocido como el teorema de trabajo-energía en los fluidos.

Et = Ec + Ep

Donde

E t = total de energía

Ec = energía cinética

Ep = energía potencial

Si pasamos a cada lado de la igualdad, los términos que pertenecen quedaria en el mismo punto:

p 1 + 1/2 p v 1 ² + p gh 1 = p 2 + 1/2 + p v 2 ² + p gh 2

y como: p 1 + 1/2 p v 1 ² + p gh 1 = constante

La ecuación de Bernoulli nos puede ayudar a determinar la presion o velocidades cuando existe una diferencia de alturas por el conducto.

si colocáramos medidores de presión en las partes de una tubería horizontal podriamos observar que la velocidad aumenta cuando el tubo reducir su espacio y la presión disminuye.

*VENTURI*

El medidor o tubo de Venturi es una de las aplicaciones del teorema de Bernoulli, el medidor de Venturi se utiliza para medir la presión en una tubería horizontal.

V1 = velocidad del líquido pasando por la tubería (m / s).

P1 = presión en la parte ancha del tubo (n / m²).

P2 = presión en el estrechamiento de Venturi (n / m²).

p = densidad del líquido (kg / m³).

A1 = área de la parte ancha del tubo (m²).

A2 = área del estrechamiento del tubo de venturi (m²)

*TORRICELLI*                           

 "la velocidad de salida de la un líquido es alcalde del conforme aumenta la densidad en la que se encuentra el orificio de salida".

Entonces si tenemos que p 1 + 1/2  p v 1 ² + p gh 1 = p 2 + 1/2 p v 2 ² + p gh 2 , de podemos dividir toda la ecuación entre p :

p 1 / p + 1/2 v 1 ² + gh 1 = p 2 / p + 1/2 v 2 ² + gh 2

si consideramos que la velocidad de salida en el punto 1 (punto mas alto) es poco significativa, podemos eliminar:

P1 / p + gh 1 = P2 / p + 1/2 v 2 ² + gh 2 

si el punto 2 se encuentra en el fondo del recipiente, entonces h 2 = 0, por lo tanto:

P1 / p + gh 1  = P2 / p + 1/2 v 2 ²

como p representa a la presión atmosférica sobre la superficie del líquido y p repre la densidad del mismo las podemos eliminar.

 gh 1 = 1/2 v 2 ²

Despejando la velocidad, del queda: v = 2gh

Esta es la fórmula es la misma que utilizamos para determinar  la velocidad de cuerpo en caída libre.

principio de pascal

*PRINCIPIOS DE PASCAL*

En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662). En la prensa hidráulica, se considera que la presión del líquido es la misma en todo el fluido y sobre las paredes del recipiente, de manera que P1= P2.

Como P = F/A, entonces se puede relacionar expresándola de la siguiente manera:

                                                 F1 / A1 = F2 / A2

En donde:

F1 =Fuerza obtenida en el embolo mayor en newtons (N).

A1 =Área del embolo mayor en metros cuadrados (m²).

F2 =Fuerza obtenida en el embolo menor en newtons (N).

F2 =Área del embolo menor en metros cuadrados (m²).

El principio de Pascal afirma que “La presión aplicada sobre un  fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente”

HIDROSTATICA

·     La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

R Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez

     TIPOS DE PRESION:

       PRESION HIDROSTATICA*

Se describe como presión al acto y resultado de comprimir, estrujar o apretar; a la coacción que se puede ejercer sobre un sujeto o conjunto; o la magnitud física que permite expresar el poder o fuerza que se ejerce sobre un elemento o cuerpo en una cierta unidad de superficie.
p = m/V, donde despejamos la masa (m) quedando de esta manera:

m = p*V, donde “m” se sustituye con su fórmula W= mg, y obtenemos lo sig.

W = p*V*g, donde consideramos que V = Ah, obtenemos que:

W = p*A*h*g, en el que se obtiene que W = F y despejamos la relación entre la fuerza y el área obtenemos que F/A = p*g*h, por lo tanto su expresión matemática es:

Ph = p*g

*PRESION ABSOLUTA*

 presión que posee un líquido o un gas contenido en un recipiente hermético y la presión atmosférica que se realiza sobre él.

Pman= Pabs + Patm.

Presión manométrica:

 esta presión es la que ejerce un medio distinto al de la presión atmosférica. Representa la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica. La presión manométrica sólo se aplica cuando la presión es superior a la atmosférica. Cuando esta cantidad es negativa se la conoce bajo el nombre de presión negativa. La presión manométrica se mide con un manómetro.

*Presión atmosférica* 

esta es la fuerza que el aire ejerce sobre la atmósfera, en cualquiera de sus puntos. Esta fuerza no sólo existe en el planeta Tierra, sino que en otros planetas y satélites también se presenta. El valor promedio de dicha presión terrestre es de 1013.15 Hectopascales o milibares sobre el nivel del mar y se mide con un instrumento denominado barómetro.

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