EDU 208
Ciencias Naturales
Guía de Laboratorio Virtual Nº 1 Executive:
Movimiento térmico de partículas y transmisión de calor
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ACADÉMICA
Movimiento térmico de las partículas
Calor es la forma de energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud únicamente de una diferencia de temperatura entre ellos. Por lo tanto es energía en tránsito.
La transferencia de calor hacia un cuerpo origina un de la energía cinética de sus partículas y a un aumento de la agitación térmica de sus moléculas y átomos, o sea, que ocasiona un aumento de la energía interna del cuerpo, lo cual, generalmente, produce elevación de la temperatura. Lo que un sistema material posee es energía interna, y cuanto mayor sea su temperatura, tanto mayor será su energía interna. Si un cuerpo se encuentra a mayor temperatura que otro, puede transmitir parte de su energía interna a este último. La energía interna de un cuerpo puede aumentar sin que el cuerpo reciba calor, siempre que reciba alguna otra forma de energía (por ejemplo, la agitación).
Conducción. Esta transmisión del calor, se debe a la agitación de los átomos de un sólido, sin que estas partículas sufran ninguna traslación en el interior del cuerpo. Dependiendo de la constitución atómica de una sustancia, la agitación térmica podrá transmitirse de uno a otro átomo con
mayor o menor facilidad, haciendo que esa sustancia sea buena o mala conductora del calor.
Convección. Este tipo de transmisión del calor se produce en líquidos y gases. En este caso, hay un movimiento de las masas, en un proceso continuo de circulación. Así, el calor se transmite con conducción a las capas inferiores, se va distribuyendo por convección a toda la masa del líquido, mediante el movimiento de traslación del propio líquido. La transferencia de calor en los líquidos y gases puede efectuarse por conducción, pero el proceso de convección es el responsable de la mayor parte del calor que se transmite a través de los fluidos.
Radiación. Todos los cuerpos calientes emiten radiaciones térmicas que cuando son absorbidas por algún otro cuerpo, provocan en él un aumento de temperatura. En este caso, la trasmisión no se efectúa por conducción ni por convección, pues en estos procesos sólo puede ocurrir cuando hay un medio material a través del cual se pueda transferir el calor.
Un ejemplo de transmisión del calor por convección es el calor que nos llega del sol, puesto que en el espacio hay vacío.
OBJETIVOS
1. Conocer y saber diferenciar los conceptos de calor, temperatura y agitación molecular. 2. Identificar los cambios de agitación de acuerdo a la temperatura.
3. Distinguir las formas de transmisión del calor.
4. Comprender los principales efectos que el calor puede provocar sobre los cuerpos. 5. Explicar cómo se transmite el calor y las distintas formas en que puede producirse. 6. Clasificar a los cuerpos según su conductividad térmica.
7. Manejar las diferentes unidades que se usan para medir el calor y la temperatura.
ACTIVIDAD 1
1.- Observe el video presentado. Responde:
¿Cuál es el resultado de la agitación del agua?
¿Cómo se comprueba la transferencia de energía en este experimento?
ACTIVIDAD 2:
Agitación térmica.Este experimento tiene el propósito de demostrar la agitación térmica de las partículas, veremos como influye la temperatura en el movimiento de las partículas.
MATERIALES
•Tres vasos transparentes •Agua
•Colorante vegetal, Tinta o jugo en polvo coloreado.
PROCEDIMIENTO
1. •Colocamos tres vasos llenos de agua, de tal forma que uno de ellos contenga agua fría, el otro agua templada y por último otro que contenga agua caliente (cuidado y no te quemes).
2. •Vertemos un chorro de tinta o colorante en agua en cada vaso. 3. •Observamos lo que sucede.
¿Qué ha ocurrido?
Cuanto más caliente está el agua, más difuminada aparece la tinta.
El agua al estar más caliente, transfieren más movimiento dichas partículas de agua.
ACTIVIDAD 3:
El experimento del téEl experimento del té nos da cuenta de lo anterior. El té se mezcla rápidamente en el vaso que está a mayor temperatura, puesto que sus moléculas se moverán mucho más rápido en la taza con agua caliente que en la taza con agua fría. Este mismo efecto se puede observar cuando lavamos ropa. Cuando se lava con agua caliente, la agitación térmica (movimiento de las partículas) acelera el proceso de limpieza y desmanchado, favoreciendo de esta forma la acción de los químicos presentes en el detergente.
MATERIALES:
- Hervidor o tetera - Hielo
- Dos vasos - Dos bolsitas de té
Paso 2
Observa qué sucede al interior de ambos vasos.
Paso 3
Al poco rato, verás que en el vaso con agua caliente, a diferencia del que tiene agua fría, la bolsa de té va soltando un tinte que se mezcla con el agua.
ACTIVIDAD 4:
Experimento del movimiento provocado por el calorSe dispone de tres frascos como lo señalado; en la figura, el primero contiene agua fría (10°C), el segundo agua tibia (35°C) y el tercero agua caliente (85°C). A cada frasco se le agregó una gota de solución
permanganato de potasio, y se registró el tiempo que demora el agua del frasco en colorearse uniformemente.
¿Cuánto se demora cada sistema en llegar al equilibrio? Explique cual es la causa más probable
Con la información que aporta el siguiente gráfico indique:
a) la recta que representa la difusión del KMnO4 en el frasco 3; y las razones de la elección.
Fundamente.
ACTIVIDAD 5:
Experimento del movimiento provocado por el calorSe tiene el siguiente diseño experimental: Una barra de hierro es sujetada en un soporte universal por medio de una pinza con tornillo: A esta barra de hierro se le han adherido clips por medio de plasticina. En el extremo de la barra se ha puesto un mechero encendido, de modo que la llama incida sobre la barra de hierro.
A partir de este diseño:
1. Infiera que podría ocurrir
2. ¿Qué fenómeno se pone a prueba con este diseño?
Tiempo Velocidad
de difusión
Punto de equilibrio
EJERCICIOS
1.- Una persona está cocinando papas en una olla a fuego “lento”. Cuando el agua empieza su ebullición, y deseando abreviar el tiempo necesario de cocimiento, la persona abre completamente la llave del gas. ¿Conseguirá cocinar las papas más pronto? Explica tu respuesta.
2.- Como sabes, se acostumbra soplar sobre la superficie de un líquido caluroso para que se enfríe más rápidamente.
a) Cuando se hace esto, ¿qué pasa con la velocidad de la evaporación del líquido?
b) Explica entonces por qué procediendo de esta manera podemos hacer que el líquido caluroso para que se enfríe más rápidamente.
3.- Es muy común guardar el agua de beber en recipientes de barro que tienen paredes porosas. En estos recipientes el agua se enfría y se mantiene fresca( debajo de la temperatura ambiente). Busca una explicación para esto.