Ejercicio resuelto para calcular el calor específico

Buenos días.

Hoy os dejamos un ejercicio resuelto para entender cómo calcular el calor específico de una sustancia. Arriba tienes más enlaces con ejercicios resueltos.


Lo primero que tenemos que saber es ¿qué es el calor específico de una sustancia?. Habrás visto varias veces en muchos ejercicios que el calor específico del agua es 4180 Julios/ kg*ºC. Esto quiere decir que si yo tengo 1 Kg de agua y le quiero aumentar su temperatura 1 ºC necesito suministrarle 4180 Julios, que no es poco, jejeje.

Pues bien, sabiendo esto, en el siguiente ejercicio tengo que calcular el calor específico del plomo. Para ello me dicen que tengo un recipiente con una cantidad de agua a una temperatura y le meto una masa de plomo a otra temperatura más elevada que la del agua, ¿qué va a suceder? Pues todos lo sabemos, si metemos un metal muy caliente en el agua, el metal se enfría y el agua se calienta y transcurrido un tiempo, llegamos a la temperatura de equilibrio en la que el metal deja de ceder energía y el agua deja de absorber energía.

energia cedida por plomo y absorbida por agua


Os dejo el enunciado del ejercicio aquí debajo. Ya sabéis que arriba tenéis enlaces con ejercicios y exámenes resueltos. También os dejo una tabla con los calores específicos de algunas sustancias. Y también tenéis el ejercicio resuelto en vídeo y en imagen por si la quieres guardar.

Enunciado:

UN CALORÍMETRO CONTIENE 0,450 KG DE AGUA A 24 ºC. SE INTRODUCE UN BLOQUE DE PLOMO DE 0,1 KG A UNA TEMPERATURA DE 97,5 ºC. UNA VEZ ALCANZADO EL EQUILIBRIO TÉRMICO, LA TEMPERATURA DEL CONJUNTO ES DE 24,5 ºC. CALCULA LA CAPACIDAD CALORÍFICA ESPECÍFICA DEL PLOMO.

Ejercicio resuelto en vídeo:




Ejercicio resuelto en imagen:

Ejercicio resuelto como calcular calor especifico

Tabla de calores específicos de algunas sustancias:

calor especifico del agua y algunas sustancias

Saludos y nos vemos!!!


Principio de Arquímedes. Explicación y ejercicio resuelto

Hola a todos otra vez.

Esta vez hemos realizado un vídeo donde explicamos en qué consiste el Principio de Arquímedes y qué es la fuerza de empuje que aparece en un cuerpo sumergido en un fluido, ya sea líquido o gas.

El principio de Arquímedes dice que "todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje hacia arriba y de valor igual al peso del volumen de fluido desalojado".

Y otra de las cosas que Arquímedes pudo experimentar fue que ese empuje (E) es igual a la diferencia entre peso del sólido en el aire (P) y el peso del sólido en el fluido (Pa) también llamado peso aparente.

Otra de las cosas que se dio cuenta Arquímedes fue que da igual el material del que esté fabricado el sólido que se sumerge, lo que importa es el volumen que ocupa. De ahí que los barcos de acero floten en el agua.

Aquí os dejo la imagen de lo explicado en el vídeo.
Explicacion y ejercicio resuelto del principio de Arquimedes fuerza de empuje

Y si no lo entiendes te dejo aquí el vídeo con la explicación y el ejercicio resuelto.



Recuerda que arriba en los enlaces tienes ejercicios resueltos, exámenes y teoría de Física y Química.

Pincha en los enlaces y disfruta.

Saludos.


Materiales conductores y Materiales aislantes

Materiales conductores
Los mejores materiales conductores son los metales y su principal característica eléctrica es que poseen pocos electrones libres en su capa, así que son capaces de cederlos con facilidad.

Los materiales conductores, tienen la finalidad de conducir la corriente eléctrica, al igual que todas las materias, poseen una serie de propiedades, entre ellas:

Densidad alta, a más densidad mejor conducción;
Punto de fusión alto (excepto los fusibles muy bajo);
Dilatación adecuada;
Oxidación y corrosión aumentan la resistencia al paso de la corriente;
Resistividad, resistencia eléctrica que depende de la naturaleza del material, de la longitud y de la sección del elemento; cuanto menor sea su coeficiente de resistividad, mejor dejará circular los electrones.

Todas estas propiedades estarán en función del .tipo de instalación y en función de ello se elegirá el conductor a emplear.

Materiales conductores

Como elementos conductores y cable se emplean básicamente el cobre “Cu” y el aluminio “Al” porque tienen una resistividad y un coste adecuado; para fusibles, que deben ser elementos conductores, pero de bajo punto de fusión, se emplean aleaciones de plata, plomo y estaño.

Materiales aislantes
Los materiales aislantes, son aquellos que no permiten en absoluto el paso de la corriente eléctrica y las principales características, de acuerdo a sus propiedades son:

Densidad muy baja;
Mal absorbedor de calor;
Impermeable a la humedad
Resistente a agentes atmosféricos;
Resistente a la oxidación;
Propiedad ignífugas;
Resistividad elevada

Materiales aislantes



Propagación del calor: conducción, convección o radiación

La propagación del calor puede ocurrir por conducción, convección y radiación; este último tipo no solicita el contacto térmico entre los cuerpos implicados en el proceso de traslado.

Los tres mecanismos de propagación del calor pueden tener lugar al mismo tiempo, pero puede suceder que, según los casos, uno de ellos prevalezca sobre los otros dos.

Propagación del calor por conducción, convección o radiación


Por ejemplo, por el muro de una casa, el calor predominantemente se propaga por conducción, mientras el agua de un recipiente puesto sobre un hornillo se calienta casi exclusivamente por convección así como la superficie terrenal únicamente recibe energía térmica del Sol por radiación. El calor se propaga en tres modos diferentes: por conducción, convección o radiación.

Propagación del calor conducción, convección o radiación

La conducción ocurre por contacto entre cuerpos sólidos, y es responsable del fenómeno por lo que el calor transmitido por el fuego a la punta de un atizador llega hasta el mango.

La convección concierne a la difusión del calor en los fluidos y ocurre con transporte de materia: es por convección que el agua de un hervidor se calienta uniformemente, incluso estando más en contacto solo en la zona baja con el hornillo.

La radiación consiste en la propagación sin contacto de energía térmica bajo forma de ondas electromagnéticas (infrarrojas); gracias a la radiación la tibieza de la llama de una chimenea se difunde en todo el entorno.

Conducción
La conducción es una manera de propagación del calor característica en los cuerpos sólidos; si se calienta una extremidad de una barra, el calor se traslada rápidamente hacia la otra extremidad hasta lograr el equilibrio térmico, es decir, hasta que la temperatura de la barra es uniforme.

A nivel microscópico, el traslado de calor de un punto al otro de la barra ocurre a nivel de la energía vibratoria de los átomos o las moléculas que constituyen su retículo cristalino; en el caso específico de los metales, que poseen numerosos electrones libres, el traslado de calor también ocurre por el movimiento de éste que, chocando entre y contra las moléculas del retículo cristalino, trasladan energía de un punto al otro del cuerpo.

Propagación del calor conducción

Este fenómeno explica por qué los buenos conductores eléctricos, son caracterizados por una elevada movilidad de los electrones libres por naturaleza, también son buenos conductores de calor.

En los fluidos, el calor se puede propagar por conducción; mientras en los sólidos, sin embargo, los átomos y las moléculas ocupan posiciones fijas y el único movimiento posible es la vibración alrededor de tales posiciones, en los líquidos y en los gases las partículas están libres de trasladar y de chocar una contra otra.

Así, en las sustancias que se encuentran en estado fluido, la conducción del calor ocurre a causa de los choques entre átomos y moléculas: aquellos dotados de energía mayor, “más calientes", chocan contra aquellos dotados de energía menor, trasladándoles parte de energía.

Convección
La propagación del calor en los líquidos y en los gases prevalentemente ocurre por convección, un mecanismo que comporta un traslado efectivo de materia de una parte a la otra del cuerpo.

Cuando una sustancia líquida o gaseosa es calentada, la porción de sustancia más cercana a la fuente de calor se vuelve menos densa y, encontrándose en un campo gravitatorio, tiene tendencia a subir hacia arriba, mientras la parte más fría, más densa y por lo tanto más pesada, tiene tendencia a bajar hacia abajo.

Este movimiento, debido a una no uniformidad de la temperatura en el fluido, se denomina movimiento de convección o transmisión natural; en el caso en que las diferencias de temperatura dentro del fluido sean elevadas, el movimiento convectivo será turbulento.

Propagación del calor convección

Un ejemplo de convección natural es lo que ocurre cuando se calienta una habitación: el aire caliente es empujado a subir hacia arriba, mientras que el aire más frío es atraído por el radiador.

Ya que el aire caliente tiende a subir y el aire frío a bajar, se consigue la máxima eficacia de funcionamiento tanto en los radiadores como en los acondicionadores de aire instalando los primeros cerca del suelo y los segundos cerca del techo.

El fenómeno de la transmisión natural favorece el remonte del aire caliente, el vapor en las calderas y la aspiración del aire en las chimeneas.

La convección además explica el movimiento de las grandes masas de aire  alrededor de la Tierra, la acción de los vientos, la formación de las nubes, las corrientes oceánicas y el traslado de calor del interior a la superficie del Sol.

Radiación
El traslado del calor por radiación tiene características notablemente diferentes con respecto de las otras dos modalidades: se trata efectivamente de un fenómeno esencialmente electromagnético, que no solicita el contacto directo entre los cuerpos y también puede ocurrir en el vacío.

En síntesis, cada cuerpo emite radiaciones electromagnéticas en medida dependiente de su temperatura; un cuerpo ideal capaz de absorber toda la radiación que incide sobre él, emite a su vez dicha radiación, bajo forma de radiaciones electromagnéticas (cuerpo negro).

Propagación del calor radiación

La distribución de la energía en función de la frecuencia sigue una ley que deriva de la hipótesis que la radiación, contrariamente sobre cuanto hipotizado en la teoría electromagnética clásica, no se propaga de modo continuo, si no por cuántos de energía o fotones.

Radiación emitida y transmitida
En general, una superficie absorbe y en parte refleja la radiación incidente, por tanto el porcentaje de radiación absorta es mayor para la superficie oscura y rugosa y menor para aquellas brillantes y lisas.

Además, un buen absorbedor también puede ser un buen emisor; por ejemplo, las ollas de cocina generalmente tienen el fondo opaco para mejorar la absorción de calor y las paredes lisas y brillantes para minimizar la emisión, maximizando así el traslado de calor dentro de la misma olla.


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