FÍSICA II

CARLOS FLORES ARVIZO

CEB 4/2

MATUTINO

DIRECCIÓN GENERAL DEL BACHILLERATO CENTRO DE ESTUDIOS DE BACHILLERATO ¨ LIC. JESÚS REYES HEROLES ¨ 4/2

FÍSICA I I CUARTO SEMESTRE DICIEMBRE - ENERO 2014 Carlos Flores Arvizo

GUÍA DE ESTUDIO PARA EL EXAMEN EXTRAORDINARIO PROPÓSITO: SE PRETENDE QUE CON EL PRESENTE INSTRUMENTO, EL ALUMNO LO UTILICE COMO UN MODELO A SEGUIR PARA LA ELABORACIÓN DEL EXAMEN EXTRAORDINARIO DE FÍSICA II. LOS REACTIVOS CONTENIDOS REFLEJAN LOS CONOCIMIENTOS BÁSICOS QUE SE DEBEN DOMINAR PARA ACREDITAR ESTA ASIGNATURA.

PROFESOR:

FÍS. CARLOS FLORES ARVIZO

ES REQUISITO OBLIGATORIO PARA PODER ELABORAR EL EXAMEN ENTREGAR LA GUÍA CONTESTADA COMO FECHA LIMITE EL DÍA DEL EXAMEN. NOTA: ANTES DEL 20 DE DICIEMBRE DEBERÁN ENVIAR UN CORREO ELECTRÓNICO PARA POSTERIORES INDICACIONES A LA DIRECCIÓN: [email protected] CON SU NOMBRE E INDICANDO QUE EXAMEN EXTRAORDINARIO ELABORARÁN. NOMBRE DEL ALUMNO:___________________________

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CONTENIDO Bloque 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Hidrostática. Concepto e importancia del estudio de la hidráulica y su división Características de los líquidos: viscosidad, tensión superficial, cohesión, adherencia y capilaridad. Densidad y peso específico. Presión, presión hidrostática, Presión atmosférica, presión manométrica y presión absoluta. Principio de Pascal. Bloque 2

2.1 2.2 2.3 2.4

Hidráulica

Temperatura

Diferencia entre calor y temperatura Concepto de temperatura y su medición Dilatación de los cuerpos, lineal, superficial y volumétrica Dilatación irregular del agua Bloque 3 Calor

3.1 3.2 3.3 3.4

Concepto de calor y sus unidades de medida Mecanismos de transferencia de calor Calor específico de las sustancias Calor cedido y absorbido por los cuerpos

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HIDRÁULICA OBJETIVO RESOLVERÁ PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA HIDRÁULICA, A PARTIR DEL CONOCIMIENTO Y USO CORRECTO DE SUS CONCEPTOS Y SUS MODELOS MATEMÁTICOS, APLICADOS EN DIVERSOS FENÓMENOS FÍSICOS OBSERVABLES EN SU VIDA COTIDIANA; MOSTRANDO ACTITUDES DE INTERÉS CIENTÍFICO EN UN AMBIENTE DE RESPONSABILIDAD.

INSTRUCCIONES: RESPONDE CONCISAMENTE A LO QUE SE TE PIDE: 1.

FASES DE LA MATERIA

2.

CONCEPTO DE HIDRÁULICA

3.

CONCEPTO DE HIDROSTÁTICA E HIDRODINÁMICA.

4.

CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS. VISCOSIDAD, TENSIÓN SUPERFICIAL, COHESIÓN, ADHERENCIA Y CAPILARIDAD.

5.

CONCEPTO, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE DENSIDAD.

6.

CONCEPTO, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE GRAVEDAD ESPECIFICA

7.

CONCEPTO, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE PRESIÓN

8.

EQUIVALENCIA ENTRE:

9.

CONCEPTO, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE PRESIÓN HIDRÁULICA.

10.

CONCEPTO DE PRESIÓN ATMOSFÉRICA, PRESIÓN MANOMÉTRICA Y PRESIÓN ABSOLUTA, EXPRESIÓN MATEMÁTICA QUE LAS RELACIONE.

11.

PRINCIPIO DE PASCAL.

12.

APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCAL

13.

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

INSTRUCCIONES: ( ____ )

14.

*

PASCAL Y MM - HG

*

ATM Y PASCAL

*

ATM Y MM-HG

ELIGE LA OPCIÓN CORRECTA. SE REFIERE A LA RAMA DE LA HIDRÁULICA QUE ESTUDIA A LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO:

(A) HIDRÁULICA 15. ( ____ )

(B) HIDROSTÁTICA (C) HIDRODINÁMICA SE REFIERE A LA RAMA DE LA HIDRÁULICA QUE ESTUDIA A LOS FLUIDOS EN REPOSO:

(D)

FLUIDOS

(A) HIDRÁULICA 16. ( ____ )

(B) HIDROSTÁTICA SE LES CONSIDERA FLUIDOS:

(A)

LÍQUIDOS, SÓLIDOS

( ____ ) (A)

17.

(B)

LÍQUIDOS, PLASMA

(C)

HIDRODINÁMICA

(D)

FLUIDOS

(C)

GASES, LÍQUIDOS

(D)

PLASMA, SÓLIDOS

(D)

VOLUMEN

(D)

PESO

SE DEFINE COMO LA RELACIÓN ENTRE LA MASA Y EL VOLUMEN QUE OCUPA UN CUERPO

PRESIÓN

(B)

GRAVEDAD ESPECIFICA

(C)

DENSIDAD

18.

SE DEFINE COMO LA RELACIÓN DE LA FUERZA APLICADA POR UNIDAD DE ÁREA:

19.

SE DEFINE COMO LA RAZÓN ENTRE LA DENSIDAD DE LA SUSTANCIA Y LA DENSIDAD DEL AGUA A 4 ° C:

20.

DE ACUERDO A LA RELACIÓN DE PRESIÓN, EN EL CASO DE SÓLIDOS, SI LA FUERZA ES CONSTANTE A MENOR ÁREA, LA PRESIÓN ES:

(A) MAYOR 21. ( ____ )

(B) MENOR (C) IGUAL (D) CERO DE ACUERDO A LA RELACIÓN DE PRESIÓN, EN EL CASO DE SÓLIDOS, SI EL ÁREA ES CONSTANTE A MENOR FUERZA, LA PRESIÓN ES:

( ____ ) (A)

PRESIÓN

( ____ ) (A)

PRESIÓN

( ____ )

(A)

(B) 22.

23.

GRAVEDAD ESPECIFICA

(C)

GRAVEDAD ESPECIFICA

(C)

MENOR

(C)

DENSIDAD DENSIDAD

IGUAL

(D)

(D)

PESO

CERO

LA PRESIÓN QUE SE REGISTRA ARRIBA Y DEBAJO DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA ES CONOCIDA COMO LA:

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

( ____ ) (A)

(B)

MAYOR

( ____ ) (A)

(B)

(B)

PRESIÓN ABSOLUTA

(C)

PRESIÓN HIDRÁULICA

(D)

PRESIÓN MANOMÉTRICA

SI SE APLICA UNA PRESIÓN EXTERNA A UN FLUIDO CONFINADO, LA PRESIÓN EN TODO PUNTO DENTRO DEL FLUIDO AUMENTA POR DICHA CANTIDAD.

SEGUNDA LEY DE NEWTON

(B)

DEFINICIÓN DE TRABAJO

(C)

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

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(D)

PRINCIPIO DE PASCAL

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INSTRUCCIONES: ANOTA LA CORRESPONDIENTE LETRA SEGÚN CORRESPONDA. CADA REACTIVO (NUMERO) TIENE UN VALOR DE 1 PUNTO. ( ____ ) ( ____ ) ( ____ ) ( ____ ) ( ____ ) ( ____ )

24. 25. 26. 27. 28. 29.

GRAVEDAD ESPECIFICA DENSIDAD FUERZA MASA TRABAJO, ENERGIA PRESION

A) B) C) D) E) F)

TOTAL = 10 PUNTOS

SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL JOULE SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL KILOGRAMO NO TIENE UNIDADES SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL NEWTON SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL NEWTON/METRO2 SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL KILOGRAMO/METRO3

INSTRUCCIONES:RESUELVE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS Y SELECCIONA LA OPCIÓN CORRECTA. ESPECIFICA LOS DATOS QUE SE TIENEN, LA FORMULA HA UTILIZAR, LOS DESPEJES Y LA SUSTITUCIÓN Y EL RESULTADO.

30.

EL VOLUMEN DE UN MONOLITO DE GRANITO DE UN PARQUE ES DE UNOS

10 8 m3 . ¿CUAL ES SU MASA APROXIMADA? RESULTADO

31.

¿CUÁL ES LA MASA APROXIMADA DEL AIRE EN UNA HABITACION DE

4.8 m POR 3.8 m POR 2.8 m ?

A)

SE PIDE EN EL PROBLEMA LA MASA DE AIRE QUE SE ENCUENTRA EN LA HABITACIÓN.

B)

UTILIZANDO LA EXPRESIÓN:

C)

PARA ENCONTRAR EL VOLUMEN, UTILIZAMOS LAS DIMENSIONES DE LA HABITACIÓN Y LA EXPRESIÓN.

D)

SUSTITUYENDO DATOS EN C) Y EN B) RESPECTIVAMENTE, Y MANTENIENDO LAS UNIDADES ADECUADAS, SE RECOMIENDO EN S. I. SE TIENE COMO RESULTADO

32.

m  2.7  10 11 kg



m V

m  V

Y DESPEJANDO LA MASA TENEMOS

V  l1 l 2 l 3

m  65.88 kg

SI ALGUIEN INTENTA LEVAR LINGOTES DE ORO LLENANDO SU MOCHILA, CUYAS DIMENSIONES SON

60 cm  28 cm  18 cm . ¿CUÁL ES

SU MASA? RESULTADO

33.

ESTIME LA PRESION EJERCIDA SOBRE EL SUELO POR UNA PATA PUNTIAGUDA DE SILLA DE AREA IGUAL

m  583.2 kg

0.020 cm 2 , DONDE SE TIENE 60 kg

SOBRE LAS CUATRO PATAS. RESULTADO 34.

ESTIME LA PRESIÓN EJERCIDA SOBRE EL SUELO POR UN ELEFANTE DE

P  73500000 Pa  7.35  107 Pa

1500 kg QUE ESTA SOBRE UNA PATA DE AREA 800 cm2 ? RESULTADO

35.

LOS DOS PIES DE UNA PERSONA DE

P  183750 Pa

80 kg CUBREN UNA ÁREA DE 500 cm2 . DETERMINE LA PRESION QUE LOS DOS PIES EJERCEN SOBRE EL

PISO. A) SE PIDE EN EL PROBLEMA LA PRESIÓN QUE LOS DOS PIES EJERCEN SOBRE EL PISO.

F A

PARA UTILIZAR LA EXPRESIÓN:

C)

DEBIDO A QUE EL PESO DE LA PERSONA REPRESENTA LA FUERZA QUE SE APLICA Y UTILIZANDO LA EXPRESIÓN.

D)

SUSTITUYENDO DATOS EN C) Y EN B) RESPECTIVAMENTE, Y MANTENIENDO LAS UNIDADES ADECUADAS, SE RECOMIENDO EN S. I. SE TIENE COMO RESULTADO

36.

P

B)

SE NECESITA LA FUERZA, YA QUE EL ÁREA SE TIENE.

F  w  mg

P  15680 pa

LOS DOS PIES DE UNA PERSONA DE

40 kg CUBREN UNA AREA DE 450 cm2 . SI LA PERSONA ESTA PARADA SOBRE UN PIE. ¿CUÁL SERA LA

PRESION BAJO ESE PIE?. RESULTADO

P  8711 Pa

DATOS ADICIONALES:

 AIRE  1.29

Kg m3

 ORO  19.3  10 3

Kg m3

 Alcohol  0.79  10 3

Kg m3

Patmosferica  1atm  1.013 X 105

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N m2

Granito  2.7  103

Kg m3

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CALOR Y TEMPERATURA OBJETIVO EXPLICARÁ LA DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA, MEDIANTE LA IDENTIFICACIÓN DE LOS EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS, A TRAVÉS DEL ESTUDIO DE SUS RESPECTIVOS CONCEPTOS, PRINCIPIOS Y LEYES, MOSTRANDO INTERÉS CIENTÍFICO Y RESPONSABILIDAD EN LA APLICACIÓN DE DICHOS CONOCIMIENTOS INSTRUCCIONES: RESPONDE CONCISAMENTE A LO QUE SE TE PIDE: 37.

CONCEPTO DE TEMPERATURA, UNIDADES DE MEDIDA Y EQUIVALENCIA ENTRE LAS UNIDADES

38.

CONCEPTO DE EQUILIBRIO Y DESEQUILIBRIO TERMICO.

39.

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA.

40.

DILATACIÓN DE LOS CUERPOS, LINEAL, SUPERFICIAL Y VOLUMÉTRICA. DEFINICION, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESIONES MATEMATICAS.

41.

COEFICIENTE DE DILATACION LINEAL.

42.

DILATACIÓN IRREGULAR DEL AGUA

43.

TERMOMETROS Y ESCALAS DE TEMPERATURA.

44.

CONCEPTO DE CALOR Y SUS UNIDADES DE MEDIDA

45.

DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

46.

EQUIVALENTE MECANICO DEL CALOR

47.

FORMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

48.

CAPACIDAD CALORIFICA. DEFINICION, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESION MATEMATICA

49.

CALOR ESPECÍFICO DE LAS SUSTANCIAS. DEFINICION, UNIDADES DE MEDIDA Y EXPRESION MATEMATICA.

50.

LEY DE INTERCAMBIO DE CALOR

51.

CALORIMETRIA. LEY DE INTERCAMBIO DE CALOR. CALOR CEDIDO Y ABSORBIDO POR LOS CUERPOS. EXPRESION MATEMATICA.

INSTRUCCIONES: ( ____ ) (A)

(A)

(A)

(A)

(A)

(A)

CALOR

(C)

LANA

(D)

PLATA

56.

ES UNA FORMA DE TRANSMITIR EL CALOR, SE DEBE A LA AGITACIÓN QUE EL CALOR PRODUCE ENTRE LAS MOLÉCULAS DE UN CUERPO Y QUE SE TRANSMITE EN FORMA SUCESIVA DE UNA A OTRA MOLÉCULA SIN QUE ESTAS ADQUIERAN ENERGÍA TRASLACIONAL. SE PRESENTA EN LOS CUERPOS SÓLIDOS.

(B)

(B)

57.

58.

(B)

MADERA

TEMPERATURA

TEMPERATURA

RADIACIÓN

(C)

(C)

(C)

CALORÍA

CAPACIDAD TÉRMICA

CONDUCCIÓN

(D)

(D)

(D)

CALÓRICO

CALOR ESPECÍFICO

TRASLACIÓN

VARIACIÓN DEL VOLUMEN DE UN CUERPO POR LA ACCIÓN DEL CALOR, QUE SEPARA LAS MOLÉCULAS Y DISMINUYE LA DENSIDAD, POR LO GENERAL AUMENTA SUS DIMENSIONES AL AUMENTAR LA TEMPERATURA. (B) CONTRACCIÓN (C) CALOR (D) DILATACIÓN ES EL ESTADO DE LOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA CUANDO SE ENCUENTRAN A LA MISMA TEMPERATURA. (B)

EQUILIBRIO TÉRMICO

(C)

CALOR

(D)

TEMPERATURA

(D)

ENERGÍA

59.

ES LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR MOVIMIENTOS MOLECULARES AL AZAR.

60.

ES LA FORMA DE TRANSFERENCIA DEL CALOR DEBIDO AL MOVIMIENTO DE LA SUSTANCIA MISMA QUE SE CALIENTA, ES COMÚN EN LOS FLUIDOS (GAS, LÍQUIDO).

(B)

RADIACIÓN

( ____ )

CALOR

ES UNA MAGNITUD FÍSICA QUE TE INDICA QUE TAN CALIENTE O FRÍA ES LA SUSTANCIA RESPECTO AUN CUERPO QUE SE TOMA COMO BASE O PATRÓN.

CALOR

( ____ )

(D)

55.

(B)

DESEQUILIBRIO TÉRMICO

( ____ )

CONDUCCIÓN

ES EL CALOR NECESARIO PARA AUMENTAR LA TEMPERATURA DE UN GRAMO DE AGUA EN UN GRADO CENTÍGRADO DE 14, 5 A 15, 5 °C A LA PRESIÓN NORMAL.

TEMPERATURA

( ____ )

(C)

54.

CONVECCIÓN

( ____ )

CONVECCIÓN

ES UN BUEN CONDUCTOR DE CALOR.

CALOR

( ____ )

(A)

(B)

53.

CALOR

( ____ ) (A)

ES UNA FORMA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA POR MEDIO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

UNICEL

( ____ ) (A)

52.

RADIACIÓN

( ____ ) (A)

ELIGE LA OPCIÓN CORRECTA.

61.

(B)

TEMPERATURA

CONVECCIÓN

(C)

(C)

CALORÍA

CONDUCCIÓN

(D)

CALOR

CANTIDAD DE CALOR NECESARIA PARA ELEVAR LA TEMPERATURA DE UNA UNIDAD DE MASA DE UNA SUSTANCIA EN UN GRADO. (B)

TEMPERATURA

(C)

CALORÍA

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(D)

CALOR ESPECIFICO

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INSTRUCCIONES: ANOTA LA CORRESPONDIENTE LETRA SEGÚN CORRESPONDA.

G)

1  C

COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL

H)

°C,K

CAPACIDAD CALORÍFICA

i)

cal

J)

cal  C

K)

cal g  C

( ____ )

62.

CALOR ESPECIFICO

( ____ )

63.

( ____ )

64.

( ____ )

65.

CALOR

( ____ )

66.

TEMPERATURA

INSTRUCCIONES: RESUELVE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS. ESPECIFICA EL PLANTEAMIENTO REALIZADO (LOS DATOS QUE SE TIENEN, LA FORMULA HA UTILIZAR, LOS DESPEJES, LA SUSTITUCIÓN Y EL RESULTADO). 67.

DETERMINA LAS EQUIVALENCIAS: (A) (B) (C) (D)

68.

119 cal 50 CALORÍAS A JOULES. RESULTADO 209 J 15 ª C A KELVIN: RESULTADO 288 K 200 ° F A CELSIUS : RESULTADO 93.3 C 500 JOULES A CALORÍAS:

RESULTADO

A) BLOQUE DE COBRE DE MASA

m = 0.200 kg, ES CALENTADO DE 30 ° C A 80 ° C. ¿QUÉ CANTIDAD DE CALOR SE

¿A CUÁNTO EQUIVALE EN JOULES?. RESULTADO

Ce = 0.093 69.

A UNA TEMPERATURA DE TEMPERATURA A 38 º C?

12 ° C , UNA CABLE DE COBRE TIENE UNA LONGITUD DE 200 m . ¿CUÁL SERÁ SU LONGITUD AL AUMENTAR LA

1 . C

A UNA TEMPERATURA DE TEMPERATURA A 30 º C?

  12  10  6 71.

RESULTADO

10 ° C , UNA VARILLA DE HIERRO TIENE UNA LONGITUD DE 5 m. ¿CUÁL SERÁ SU LONGITUD AL

1 . C

RESULTADO

¿CUÁNTO VALE SU MASA?

72.

L f  200.0884 m

RESULTADO cal g  C

C  14

400 cal . SI SU TEMPERATURA SE INCREMENTO EN 30 ° C ,

m  60.6 g

SI A UN CUERPO SE LE APLICARON

RESULTADO

AUMENTAR LA

L f  5.0012 m

UN BLOQUE DE ALUMINIO SE LE SUMINISTRO UNA CANTIDAD DE CALOR DE

Ce = 0.22

SUMINISTRO AL BLOQUE?

cal g  C

  17  10  6 70.

Q  0.93 Cal  3.89 J

350 cal Y SE OBSERVO QUE SU TEMPERATURA VARIO 25 ° C . ¿CUÁL ES SU CAPACIDAD TÉRMICA?

cal C

73.

¿CUÁL ES MAYOR, 1 C ° O 1 F °?

74.

A) LA TEMPERATURA AMBIENTE GENERALMENTE SE REGISTRA COMO 68 ° F ¿A CUÁNTO EQUIVALE ESTO EN LA ESCALA CELSIUS? B) LA TEMPERATURA DEL FILAMENTO DE UNA BOMBILLA ES APROXIMADAMENTE DE 1800 ° C ¿A CUÁNTO EQUIVALE ESTO EN LA ESCALA FAHRENHEIT?

75.

ENTRE LA TEMPERATURA MÁS BAJA Y MÁS ALTA REGISTRADAS ESTÁN 136 ° F EN EL DESIERTO DE LIBIA Y -129 ° F EN LA ANTÁRTICA. ¿A CUÁNTO EQUIVALEN ESTAS TEMPERATURAS EN LA ESCALA CELSIUS?

76.

A) ¿A QUÉ TEMPERATURA FAHRENHEIT ES 15 ° BAJO CERO EN LA ESCALA CELSIUS? B) ¿QUÉ TEMPERATURA CELSIUS ES 15 ° BAJO CERO EN LA ESCALA FAHRENHEIT?

77.

UNA AUTOPISTA DE CONCRETO SE CONSTRUYE CON LOSAS DE 10 M DE LARGO (20°C) ¿QUÉ TAN ANCHAS DEBEN DE SER LAS HENDEDURAS DE EXPANSIÓN ENTRE LAS LOSAS (A 20°C) PARA EVITAR QUE SE PANDEEN, SI EL RANGO DE TEMPERATURAS ES DE -30°C A +50°C?

78.

EL SÚPER INVAR, UNA ALEACIÓN DE HIERRO Y NÍQUEL, ES UN MATERIAL FUERTE CON UN COEFICIENTE DE EXPANSIÓN LINEAL MUY BAJO [0.2 X 10 -6 (° C) -1]. UNA MASA DE 2.0 M DE LARGO HECHA DE ESTA ALEACIÓN SE USA PARA MEDICIONES LÁSER SENSIBLE DONDE SE REQUIEREN TOLERANCIAS EXTREMADAMENTE ALTAS. ¿CUÁNTO SE EXPANDIRÁ ESTA MASA EN SU LONGITUD SI LA TEMPERATURA AUMENTA 5.0 ° C? COMPARE CON MASA DE ACERO.

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79.

LA TORRE EIFFEL ESTA HECHA DE HIERRO FORJADO Y MEDE APROXIMADAMENTE 300 M DE ALTO. ESTIME CUANTO CAMBIA SU ALTURA ENTRE JULIO (TEMPERATURA PROMEDIO DE 20 ° C) Y ENERO (TEMPERATURA PROMEDIO DE 2 ° C). IGNORE LOS ÁNGULOS DE LAS VIGAS DE HIERRO Y CONSIDERE LA TORRE COMO UNA VIGA VERTICAL.

80.

PARA REALIZAR UN AJUSTE SEGURO, CON FRECUENCIA SE USAN REMACHES QUE SON MAS GRANDES QUE EL ORIFICO DEL REMACHE Y QUE SE ENFRÍAN (GENERALMENTE EN HIELO SECO) ANTES DE COLOCARLOS EN EL ORIFICIO. UN REMACHE DE ACERO DE 1.869 CM DE DIÁMETRO A 20°C ¿A QUE TEMPERATURA SE DEBE ENFRIAR EL REMACHE SI DEBE AJUSTARSE EN EL ORIFICIO?

81.

UNA ESFERA DE CUARZO MIDE 8.75 CM DE DIÁMETRO ¿CUÁL SERÁ SU CAMBIO EN VOLUMEN SI SE CALIENTA DE 30°C A 200°C?

82.

¿CUÁNTO CALOR (EN JOULE) SE REQUIERE PARA ELEVAR LA TEMPERATURA DE 30.0 KG DE AGUA, DE 15 ° C A 95 ° C?

83.

¿A QUÉ TEMPERATURA 7700 J DE CALOR ELEVARÁN 3.0 KG DE AGUA QUE INICIALMENTE ESTÁ A 10.0 ° C?

84.

UNA PERSONA ACTIVA PROMEDIO CONSUME APROXIMADAMENTE 2500 KCAL. AL DÍA. A) ¿A CUÁNTO EQUIVALE ESTO EN JOULE? B) ¿A CUÁNTO EQUIVALE EN KILOWATT-HORA? C) UNA COMPAÑÍA DE SUMINISTRO ELÉCTRICO COBRA APROXIMADAMENTE 10 CENTAVOS DE DÓLAR POR KILOWATT-HORA. ¿CUÁNTO COSTARÍA LA ENERGÍA POR DÍA SI SE LE PUDIERA COMPARAR EN LA CENTRAL ELÉCTRICA? ¿UNA PERSONA SE PODRÍA ALIMENTAR CON ESA CANTIDAD DE DINERO POR DÍA?

85.

UN CALENTADOR DE AGUA PUEDE GENERAR 32,000KJ/H. ¿CUÁNTA AGUA PUEDE CALENTAR DE 15° C A 50° C POR HORA?

86.

UN PEQUEÑO CALENTADOR DE INMERSIÓN ESTÁ CLASIFICADO EN 350 W. ESTIME CUÁNTO TARDARÁ EN CALENTAR UNA TAZA DE SOPA (SUPONIENDO QUE SE TRATA DE 250ML DE AGUA) DE 20° C A 60° C.

87.

EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE UN AUTOMÓVIL CONTIENE 16L DE AGUA. ¿CUÁNTO CALOR ABSORBE SI SU TEMPERATURA SE ELEVA DE 20 A 90°C?

88.

¿CUÁL ES EL CALOR ESPECÍFICO DE UNA SUSTANCIA METÁLICA SI SE NECESITAN 135 KJ DE CALOR PARA ELEVAR 5.1 KG DEL METAL DE 18.0°C A 31.5°C?

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LECTURA QUE TE PUEDE AYUDAR

DILATACIÓN DE LOS CUERPOS 1.

CARLOS FLORES ARVIZO

¿POR QUÉ LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA AFECTAN EL TAMAÑO DE LOS CUERPOS? DA EJEMPLOS. AL SUMINISTRAR CALOR A UN CUERPO, ESTE SE DILATA, ES DECIR EXPERIMENTA UN AUMENTO DE VOLUMEN. DE ACUERDO CON LA TEORÍA CINÉTICOMOLECULAR, EN GASES Y LÍQUIDOS LAS PARTÍCULAS CHOCAN UNAS CON OTRAS DE FORMA CONTINUA, PERO SI SE CALIENTA, CHOCAN VIOLENTAMENTE REBOTANDO A MAYORES DISTANCIAS, PROVOCANDO LA DILATACIÓN, ES DECIR, AUMENTA SU VOLUMEN AL SEPARARSE SUS MOLÉCULAS, Y POR CONSIGUIENTE SU DENSIDAD. AL CALENTAR UNA BARRA DE CUALQUIER METAL EXPERIMENTA UN AUMENTO EN SUS TRES DIMENSIONES: LARGO, ANCHO Y ALTO, POR TANTO, SU DILATACIÓN ES CÚBICA.

DILATACIÓN IRREGULAR DEL AGUA 2.

EXPLICA LA DILATACIÓN IRREGULAR DEL AGUA ALGUNAS SUSTANCIAS, COMO EL AGUA, SE CONTRAEN EN LUGAR DE DILATARSE DEBIDO A LA DILATACIÓN IRREGULAR DEL AGUA, DURANTE EL INVIERNO LOS PECES Y OTRAS ESPECIES ACUÁTICAS CONSERVAN LA VIDA. A PRINCIPIOS DE LA ESTACIÓN, EL AGUA SUPERFICIAL DE LOS LAGOS Y ESTANQUES SE ENFRÍA Y AL LLEGAR A 4 ° C ALCANZA SU MAYOR DENSIDAD, ES DECIR, 1 g/cm3 POR ELLO , SE VA AL FONDO Y ES SUSTITUIDO POR OTRA MÁS CALIENTE ESTABLECIÉNDOSE ASÍ UNA CIRCULACIÓN HASTA QUE TODO EL AGUA TIENE UNA TEMPERATURA DE 4 ° C. SI LA TEMPERATURA CONTINUA BAJANDO, LA SUPERFICIE ENFRÍA Y SE FORMA UNA CAPA DE HIELO FLOTANTE CUYA DENSIDAD ES MENOR QUE LA DEL AGUA LIQUIDA. ESTO EVITA EL ENFRIAMIENTO DEL AGUA, CON LO CUAL LA VIDA SIGUE SU CURSO A UNA TEMPERATURA MÍNIMA DE 4 ° C.

CAMBIOS DE ESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA 3.

DEFINE LOS CAMBIOS DE ESTADO DE AGREGACIÓN MOLECULAR A)

FUSIÓN: SUCEDE CUANDO UNA SUSTANCIA PASA DE SÓLIDO A LIQUIDO. CUANDO A UN SÓLIDO SE LE SUMINISTRA CALOR, MOLÉCULAS LO ABSORBEN Y LO TRANSFORMAN EN ENERGÍA CINÉTICA, AL INCREMENTARSE ESTA, DISMINUYE LA FUERZA DE COHESIÓN Y EL SÓLIDO CAMBIA A LÍQUIDO.

B)

SOLIDIFICACIÓN: ES EL CAMBIO DE ESTADO DE AGREGACIÓN DE UNA SUSTANCIA AL PASAR DE LIQUIDO A SOLIDÓ. CUANDO UN LÍQUIDO SE SOLIDIFICA DESPRENDE UNA CANTIDAD DE CALOR IGUAL A LA ABSORBIDA PARA FUNDIRSE. A SI PUES, TODA SUSTANCIA, SE FUNDE Y SOLIDIFICA ALA MISMA TEMPERATURA LLAMADA PUNTO DE FUSIÓN DE DICHA SUSTANCIA. EJEMPLO EL AGUA DE UNA CUBITERA DENTRO DEL CONGELADOR SE SOLIDIFICA FORMANDO CUBITOS DE HIELO.

C)

VAPORIZACIÓN: ES EL CAMBIO DE ESTADO DE AGREGACIÓN DE UNA SUSTANCIA AL PASAR DE LÍQUIDO A GAS: PUEDE PRODUCIRSE POR EVAPORIZACIÓN Y POR EBULLICIÓN.

D)

CONDENSACIÓN: EL PASÓ DE GAS A LÍQUIDO. EJEMPLO EN LOS DÍAS FRÍOS DE INVIERNO EL VAPOR DE AGUA DE LA ATMÓSFERA SE CONDENSA EN LOS CRISTALES DE LA VENTANA QUE SE ENCUENTRAN FRÍOS O EN EL ESPEJO DEL CUARTO DE BAÑO.

E)

SOLIDIFICACIÓN REGRESIVA: EL PASO DE GAS A SÓLIDO.

ENERGÍA INTERNA DE UNA SUSTANCIA 4.

¿A QUE EQUIVALE LA ENERGÍA INTERNA DE UNA SUSTANCIA? EQUIVALE A LA SUMA DE LA ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL DE LAS MOLÉCULAS INDIVIDUALES QUE LA CONSTITUYEN.

5.

¿QUÉ SUCEDE CUANDO SE LE SUMINISTRA CALOR A UNA SUSTANCIA? SE PROVOCAN UN AUMENTO EN LA ENERGÍA DE AGITACIÓN DE SUS MOLÉCULAS, ES DECIR, UN INCREMENTO EN LA ENERGÍA INTERNA DE LA SUSTANCIA Y, POR CONSIGUIENTE EN LA TEMPERATURA; ES DECIR CUANTO MAYOR SEA LA TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA, MAYOR SERÁ SU ENERGÍA INTERNA.

CALENTADOR MECÁNICO 6.

¿QUÉ ES CALENTADOR MECÁNICO? ESTA ACTIVIDAD ES UNA FORMA INDIRECTA DE MEDIR EL INCREMENTO DE LA ENERGÍA INTERNA DEL AGUA DEBIDO AL TRABAJO SUBIR Y BAJAR LAS PESAS DEL CALENTADOR MECÁNICO.

OBTENCIÓN DE ENERGÍA CALORÍFICA A PARTIR DE ENERGÍA MECÁNICA 7.

EXPLICA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA CALORÍFICA Y DA EJEMPLOS CUANDO LOS CIENTÍFICOS DESCUBRIERON QUE LA ENERGÍA MECÁNICA SE PODÍA TRANSFORMAR EN CALOR O ENERGÍA TÉRMICA, SE REALZARON DIFERENTES EXPERIMENTOS PARA MEDIR LA RELACIÓN ENTRE LAS DOS ENERGÍAS. ALGUNOS SE REALIZAN CON BASE EN EL FROTAMIENTO DE MATERIALES SÓLIDOS, PARA DESPUÉS MEDIR EL CALOR RESULTANTE DEBIDO AL ROZAMIENTO. TAMBIÉN SE MIDE LA RELACIÓN ENTRE LA ENERGÍA MECÁNICA Y LA TÉRMICA AL HACER GIRAR UNA RUEDA PROVISTA DE PALETAS EN UN ACALORAMIENTO CON AGUA. AL CUANTIFICAR LA ENERGÍA MECÁNICO REALIZADA Y LA CANTIDAD DE ENERGÍA TÉRMICA RESULTANTE, REPRESENTADA POR EL AUMENTO EN LA TEMPERATURA DEL AGUA, SE PUEDE OBTENER LA SÍGUETE CONCLUSIÓN HAY UNA RELACIÓN CONSTANTE ENTRE LA ENERGÍA MECÁNICA PRODUCIDA Y LA ENERGÍA TÉRMICA OBTENIDA. UN EJEMPLO DE ENERGÍA MECÁNICA PODRÍA SER AL FROTAR TUS DOS MANOS; ENCENDIENDO UN CERILLO FROTANDO EL FÓSFORO EN LA LIJA DE LA CAJA; PON TU MANO SOBRE LA LLANTA DE UN AUTOMÓVIL EN REPOSO DESPUÉS DE HABER RODADO POR LAS CALLES. PODRÁS APRECIAR COMO SE HA TRANSFORMADO, POR ROZAMIENTO. LA ENERGÍA MECÁNICA EN CALOR.

8.

JAMES PRESCOTT JOULE ESTABLECIÓ EL PRINCIPIO LLAMADO EQUIVALENTE MECÁNICO DEL CALOR ¿QUÉ ES LO QUE SE DEMUESTRA? DEMUESTRA QUE POR CADA JOULE DE TRABAJO SE PRODUCEN 0.24 CALARÍAS POR TANTO, CUANDO UNA CALARÍA DE ENERGÍA TÉRMICA SE CONVIERTE EN TRABAJO SE OBTIENE DE DONDE: 1 CAL = 4.186 J1 J = 0.238 CAL.

9.

¿CUÁLES SON LAS UNIDADES PARA MEDIR EL CALOR?

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FÍSICA II

CARLOS FLORES ARVIZO

MATUTINO

CEB 4/2

EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SE USA EL: JOULE = NEWTON METRO = NM = J, ES MUY COMÚN USAR LA CALORÍA. ENERGÍA LIBERADA POR UN COMBUSTIBLE 10.

¿CUÁNTAS FUENTES DE ENERGÍA CALORÍFICA CONOCES? EXISTEN VARIAS FUENTES DE ENERGÍA TÉRMICA O CALORÍFICA, UN CASO ES LA ENERGÍA RADIANTE DEL SOL, LA CUAL REPRESENTA NUESTRA PRINCIPAL FUENTE NATURAL DE DICHA ENERGÍA. OTRA FUENTE DE ENERGÍA TÉRMICA SE ENCUENTRA EN EL SUBSUELO TERRESTRE.

11.

¿MENCIONA ALGUNOS TIPOS DE COMBUSTIBLE QUE SE CARACTERICEN? 

LEÑA, CARBÓN, PETRÓLEO, GAS NATURAL Y GAS BUTANO

POTENCIA DE UN CALENTADOR 12.

¿CÓMO SE INTERPRETA LA POTENCIA DE UN CALENTADOR? PRIMERO HAY QUE COMPRENDER QUE UN CALENTADOR ES MÁS POTENTE CUANDO LOGRA CALENTADOR UNA MISMA CANTIDAD DE AGUA EN UN TIEMPO MENOR. ES DECIR, LA POTENCIA DE UN CALENTADOR ESTA EN FUSIÓN DE LA ENERGÍA TRANSMITIDA Y EL TIEMPO EMPLEADO EN DICHA TRANSMISIÓN, DE DONDE. POTENCIA = ENERGÍA TRANSMITIDA TIEMPO SI LA ENERGÍA TRANSMITIDA LA MEDIMOS EN JOULES Y EL TIEMPO EN SEGUNDOS, LA POTENCIA SERÁ MEDIDA EN

Watt 

joule seg

, ES DECIR, LA

POTENCIA DE UN CALENTADOR ES DE UN WATT, CUANDO TRANSMITE UNA ENERGÍA DE UN JOULE EN UN SEGUNDO. ES MUY COMÚN EXPRESAR LA POTENCIA EN KILO WATTS (KW.), 1 KW. = 1000 W CALOR, DESEQUILIBRIO TÉRMICO Y TRANSMISIÓN DE CALOR. 13.

¿CONCEPTO DE CALOR Y DE TEMPERATURA? LA TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA, CON BASE EN LA TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR. ES UNA MEDIDA DE LA ENERGÍA CINÉTICA MEDIA O PROMEDIO DE SUS MOLÉCULAS, QUE TE INDICA QUE TAN FRÍO O CALIENTE ESTA UN CUERPO. EL CALOR DE UNA SUSTANCIA ES UNA MEDIDA DE LA ENERGÍA CINÉTICA DE TODAS LAS MOLÉCULAS, ES ENERGÍA EN TRANSITO. EL CALOR O ENERGÍA TÉRMICA SE TRANSMITE DE LOS CUERPOS QUE ESTÁN A ALTA TEMPERATURA A LOS DE BAJA TEMPERATURA.

CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA 14.

¿CÓMO DEFINES CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA O CALOR ESPECÍFICO? LA CAPACIDAD CALORÍFICA ESPECÍFICA O CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA (CE) ES UNA PROPIEDAD CARACTERÍSTICA DE LA MATERIA PUES SU VALOR PERMITE DIFERENCIAR UNA SUSTANCIA DE OTRA. INDICA LA CAPACIDAD DE UN MATERIAL PARA ALMACENAR ENERGÍA INTERNA EN FORMA DE CALOR. DE MANERA FORMAL, SE DEFINE COMO LA CANTIDAD DE CALOR O ENERGÍA NECESARIA PARA INCREMENTAR EN UNA UNIDAD DE TEMPERATURA UNA UNIDAD DE MASA DE UNA SUSTANCIA.

TRANSMISIÓN DEL CALOR EN SÓLIDOS 15.

¿CUÁL ES LA FORMA DE TRANSMISIÓN DEL CALOR EN LOS CUERPOS SÓLIDOS? LA FORMA DE TRANSMISIÓN DEL CALOR SE HACE POR MEDIO DE LA CONDUCCIÓN. ESTA SE DEBE A AL AGITACIÓN QUE EL CALOR PRODUCE ENTRE LAS MOLÉCULAS DE UN CUERPO Y QUE SE TRASFIERE SUCESIVAMENTE DE UNA A OTRA MOLÉCULA, SIN QUE ESTAS PARTÍCULAS ADQUIERAN ENERGÍA CINÉTICA TRASLACIONAL.

16.

¿QUÉ ES LO QUE DETERMINA LA BUENA O MALA CONDUCTIVIDAD DEL CALOR? LA COMPOSICIÓN DE LOS MATERIALES ES LA QUE DETERMINA LA BUENA O MALA CONDUCTIVIDAD DEL CALOR POR EJEMPLO: LA MADERA, LAS TELAS, LA FIBRA DE VIDRIO, EL UNICEL, EL ASBESTO Y CORCHO SON MATERIALES POROSOS QUE CONTIENEN GRAN CANTIDAD DE AIRE APRISIONADO, EL CUAL SIRVE COMO AISLADOR.

17.

DA EJEMPLOS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR EN SÓLIDOS LOS METALES SON BUENOS CONDUCTORES DEL CALOR POR ESO SARTENES, OLLAS CALDERAS Y DE MÁS OBJETOS QUE REQUIERES SER CALENTADOS CON RAPIDEZ, SE FABRICAN CON ELLOS.

18.

DA EJEMPLOS DE MALOS CONDUCTORES DEL CALOR EN SALIDOS EL CORCHO LA MADERA, EL PLÁSTICO, LA LANA, LA PORCELANA, EL VIDRIO, EL PAPEL, EL AIRE Y LOS GASES EN GENERAL, SON MALOS CONDUCTORES DEL CALOR, QUE ES EL CASO DE LOS MANGOS DE SATENES, CUCHARAS, OLLAS, RECUBRIMIENTO DE CALENTADORES, REFRIGERADORES Y TUBERÍAS, O BIEN ROPA DE INVIERNO COMO ABRIGOS Y CHAMARRAS.

TRASMISIÓN DEL CALOR EN LÍQUIDO Y GASES 19.

¿CÓMO SE TRANSMITE EL CALOR EN LOS LÍQUIDOS Y EN LOS GASES? EL CALENTAMIENTO EN LOS LÍQUIDOS Y GASES SE DA POR CONVECCIÓN. LA CONVECCIÓN ES LA CORRIENTE QUE SE ESTABLECE ENTRE DOS PUNTOS DE UN A MASA FLUIDA CUANDO EXISTE ENTRE ELLOS UNA DIFERENCIA DE TEMPERATURA. EL AGUA Y LOS LÍQUIDOS EN GENERAL Y EN ESPECIAL LOS GASES SON MALOS CONDUCTORES DEL CALOR. LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN SON LA BASE DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN POR AGUA Y AIRE USADOS EN ALGUNOS HOGARES U OFICINAS. EN LA ATMÓSFERA LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN SON MUY NOTABLES Y SON LA CAUSA DE LA EXISTENCIA DEL VIENTO.

20.

¿QUÉ IMPORTANCIA TIENEN LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN EN APARATOS DEL HOGAR? LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN SON LA BASE DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN DE AGUA Y AIRE USADOS EN ALGUNOS HOGARES Y OFICINAS. EN LA ATMOSFERA LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN SON MUY NOTABLES Y SON LA CAUSA DE LA EXISTENCIA DEL VIENTO.

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CARLOS FLORES ARVIZO

MATUTINO

CEB 4/2

¿QUÉ IMPORTANCIA TIENEN LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN EN FENÓMENOS FÍSICOS DE LA NATURALEZA? NECESITAN AIRE CALIDO Y HÚMEDO: UNOS Y OTROS PROVOCAN PRESIONES BAJAS, LLUVIAS O GRANIZO, ASÍ COMO VIENTOS MUY FUERTES. LOS HURACANES SE ORIGINAN EN LOS MARES TROPICALES, PUES EL CALOR HACE QUE SE ELEVE AIRE HÚMEDO DE LA SUPERFICIE DEL AGUA. MIENTRAS ASCIENDE DESDE SU HUMEDAD EN FORMA DE GOTITAS, LO CUAL LO CALIENTA AUN MÁS. ENTRE TANTO EL AIRE MAS FRIÓ SE DESPLAZA PARA OCUPAR EL LUGAR DEL AIRE CALIENTE.

22.

¿DA UN EJEMPLO DE CONVECCIÓN? UN REFRIGERADOR DE HOGAR CONSTA ESENCIALMENTE DE UNA CÁMARA FRÍA UNA SUSTANCIA QUE ABSORBE CALOR EN EL INTERIOR DE LA CÁMARA Y UN SISTEMA QUE PERMITE A DICHA SUSTANCIA EXTRAER LAS CALORÍAS DE LA CÁMARA Y DISIPARLAS FUERA DE LA MISMA. LA CÁMARA FRÍA SE ENCUENTRA EN LA PARTE DE ARRIBA, PUES POR LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN EL AIRE CALIENTE SUBE Y EL FRIÓ BAJA.

FORMULAS 



Q mT Q C T ce 

  

Q  mce T T  T f  T i

 

L f  L i 1  T 



T F   1.8T C   32 T K   T C   273.15 T C   T K   273.15



T C  

T F   32 1.8

BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA

-

GIANCOLI, DOUGLAS. FÍSICA II. PRINCIPIOS CON APLICACIONES, 6ª. EDICIÓN., PEARSON EDUCACIÓN, 2006.

-

TIPPENS, PAUL, E. FÍSICA, CONCEPTOS Y APLICACIONES. MÉXICO, 6ª. ED., MC GRAW – HILL, 2001.

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