Elementos de Física - Aplicaciones ENERGÍA. Taller Vertical 3 de Matemática y Física Aplicadas MASSUCCO ARRARÁS MARAÑON DI LEO

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1 Elementos de Física - Aplicaciones ENERGÍA Taller Vertical 3 de Matemática y Física Aplicadas MASSUCCO ARRARÁS MARAÑON DI LEO

2 Energía La energía es una magnitud física que está asociada a la capacidad de generar un trabajo. Su unidad de medida son los JOULES (J) = kg x m² s ²

3 Formas de energía - Energía Térmica - Energía Eléctrica - Energía Radiante - Energía Química - Energía Mecánica - Energía Hidráulica

4 Energía Térmica La Energía Térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor.

5 Energía Eléctrica La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético.

6 Energía Radiante La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, etc. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno.

7 Energía Radiante ENERGÍA SOLAR

8 Energía Química La Energía Química es la que se produce en las reacciones químicas. Combustión de butano

9 Energía Química La Energía Química es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares. Energía nuclear controlada en una central Nuclear Energía nuclear incontrolada en una bomba atómica

10 Energía Mecánica La energía mecánica es la producida por fuerzas de tipo mecánico, y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio.

11 Energía Hidráulica La energía hidráulica es la energía que se obtiene de la caída del agua desde cierta altura hasta un nivel inferior, lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas, que la transforman en energía eléctrica.

12 Energía Hidráulica

13 Principio de conservación de la energía El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

14 Transformaciones de la energía

15 Transformaciones de la energía En un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc.

16 TRANSFERENCIA DE ENERGÍA

17 Transferencia de energía La transferencia de energía se produce de dos formas: Mediante el calor. El Intercambio térmico se produce, entre dos sistemas que se encuentren en desequilibrio térmico; esto es a diferente temperatura. Pasa del de mayor temperatura a menor. Dos sistemas a igual temperatura se encuentran en equilibrio térmico. Mediante trabajo. El intercambio mecánico se da cuando las fuerzas actúan sobre los cuerpos y se desplazan, deforman o modifican de algún modo su movimiento. Es el tipo de intercambio energético que se produce en las máquinas: un auto, una grúa.

18 CALOR

19 Calor Cuando nos hablan de calor, generalmente lo asociamos a temperatura. Pero qué es la temperatura y qué es el calor?

20 Calor

21 Calor Supongamos que tenemos dos cuerpos con diferentes temperaturas, de tal forma que el cuerpo A tiene una mayor temperatura que el cuerpo B. Es decir TA > TB Y luego ponemos en contacto estos cuerpos. Qué sucede?

22 Calor El CALOR siempre fluye de los cuerpos de más a los cuerpos de menos TEMPERATURA. A Q B

23 Calor Temperatura T A T E T B tiempo

24 Propagación del Calor

25 Conducción del Calor La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas. Esta forma de transmisión del calor se origina en sólidos y tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto.

26 Conductividades Térmicas Conductividades térmicas de algunos materiales a temperatura ambiente

27 Conducción del Calor La expresión que rige la transmisión del calor en la unidad de tiempo por conducción es:

28 Conducción del Calor Ej: Supongamos tener una pared de 5 metros de largo por 3.5 de alto y 15 cm de espesor, la temperatura interior es de 18º C y la exterior es de 40º C. Calcular la cantidad de calor por unidad de tiempo que penetra a través de la pared. Considere que el ladrillo tiene una conductividad k = cal/seg.cm.ºc Q = k. A (t hot t cold) t L Siendo: A = 5 m x 3.5 m = 17.5 m² = cm² T hot = 40 ºC T cold = 18ºC L = 15 cm

29 Conducción del Calor Q = k. A (t hot t cold) t L Q = 0,0015 cal x cm² (40ºC 18ºC) t seg.cm.ºc 15 cm Q = 385 cal / seg t

30 Conducción del Calor Si el flujo de calor es a través de varias barreras, se puede generalizar la expresión:

31 Conducción del Calor Ej: Supongamos que a la pared de ladrillo del ejercicio anterior le colocamos 1 cm de madera de revestimiento. Calculemos la cantidad de calor por unidad de tiempo que penetra a través de la pared y vemos si es menor con este revestimiento. Consideremos que el ladrillo tiene k1 = cal/seg.cm.ºc y la madera k2 = cal/seg.cm.ºc Siendo: A = 5 m x 3.5 m = 17.5 m² = cm² T hot = 40 ºC T cold = 18ºC L 1= 15 cm L 2= 1 cm

32 Conducción del Calor Q = 288,75 cal /seg t Cantidad menor a la obtenida en el ejercicio anterior (Q /t = 385 cal / seg )

33 Convección La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.

34 Convección

35 Radiación La Radiación es la transferencia de energía transportada por ondas electromagnéticas, que emiten los cuerpos calientes y son absorbidas por los cuerpos fríos.

36 Radiación

37 Radiación

38 Efectos del calor Efectos del calor: Dilatación de sólidos Se define dilatación como el aumento de volumen que experimentan los cuerpos cuando reciben calor. Se produce por el movimiento térmico de sus partículas que hace que tiendan a separarse.

39 Efectos del calor Efectos del calor: Dilatación de líquidos Al calentar los líquidos sus volúmenes aumentan con la temperatura.

40 Efectos del calor Efectos del calor: Dilatación de gases - Los gases se dilatan mucho más que los líquidos. - Las partículas de cualquier gas chocan con las paredes del recipiente que los contiene produciendo presión.

41 Conductores y Aislantes Los Aislantes Térmicos son materiales que no conducen bien el calor. Los Conductores Térmicos, conducen bien el calor. En general, los metales lo son.

42 Conductores y Aislantes Aislantes térmicos: El aire seco y en reposo es mal conductor del calor. Por ello, una solución constructiva de uso difundido y económica, es la creación de una cámara de aire (idealmente entre 3 y 15 cm de espesor), colocada entre dos capas de ladrillos de un muro de cerramiento.

43 Conductores y Aislantes Conductores térmicos: Los metales son buenos conductores de calor, y cuanto mayor sea su superficie de contacto con el exterior, mayor será la transferencia de calor a ese medio. Esta propiedad se usa en las serpentinas de radiadores de equipos de calefacción de viviendas, que así transmiten de forma más eficiente el calor interno al espacio exterior.

44 Cuestiones energéticas Planteo 1 Página 7 La madera es mejor aislante que el vidrio. Sin embargo, se suele emplear fibra de vidrio para aislar construcciones de madera. Por qué?

45 Cuestiones energéticas La fibra de vidrio es un buen aislador; varias veces mejor aislante que el vidrio debido al aire que queda atrapado entre las fibras.

46 Cuestiones energéticas

47 Fin de la presentación!!!!

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