viernes, 18 de marzo de 2016

Bloque II: "Identificas diferencias entre calor y temperatura"


Calor y Temperatura

Algunas veces hay situaciones en donde percibimos el cambio de temperatura como:

°Cuando Abrimos la puerta del refrigerador, el aire congelado hace que se sienta un cambio de temperatura.


°Cuando van al súper a comprar, al entrar se siente un cambio de temperatura por el aire acondicionado, de aire caliente a aire frío.

°Cuando vamos en un autobús de aire acondicionado al bajar del camión de siente también un cambio de temperatura del aire frío pasamos al aíre caliente normal de la calle.

°Cuando llueve se siente un poco de fresco pero al terminar termina dejando calor ahí se demuestra un cambio de temperatura.

°Cuando está girando el ventilador pero cuando lo apagan se empieza a sentir calor, también hubo un cambio de temperatura de un poco fresco a calor.



Calor


El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo (es una forma de energía en movimiento).

Siempre que hay una diferencia de temperatura entre dos cuerpo se dice que el calor fluye en dirección del cuerpo de temperatura más alta al de la temperatura más baja.

Existen tres formas principales por las cuales ocurre la transferencia de calor, por conducción, convección y radiación.



La conducción es la transferencia de calor por medio de las colisiones moleculares entre moléculas vecinas. Los materiales conductores de calor para este proceso son los metales.

La convección es el proceso mediante el cual el calor se transfiere utilizando el movimiento de un medio material, en el cual generalmente es un fluido. Cuando tiene lugar el movimiento de un medio material se produce lo que se denomina Corrientes de Convección. Dichas corrientes pueden ser Naturales o Forzadas.

  •    Las corrientes de convección naturales son aquellas que se producen cuando el movimiento de un medio es ocasionado por una diferencia de densidad debido a la variación de temperatura.


  •    Las corrientes de convección forzadas son aquellas en las que el medio de transferencia es obligado a moverse mediante dispositivos mecánicos.



La radiación es el proceso a través del cual el calor se transfiere por medio de ondas electromagnéticas. Todos los objetos emiten energía radiante e incluso se pueden desplazar en el espacio a través de un vacío.


Temperatura


La temperatura es la medida de calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene o puede rendir). La Temperatura nos indica que tan caliente o frío esta un cuerpo o sustancia.

Como ya dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energía.

El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes.

Calor
Temperatura
  •    Depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo.


  •    El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya.

  •    No depende del tamaño, ni del número ni del tipo.


  •    La temperatura no es energía sino una medida del calor.


  •    Indica que tan caliente o frío esta un cuerpo o sustancia.



Termómetro


El instrumento que sirve para medir temperatura es el termómetro un 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 permite medirla sobre una escala graduada.

Tipos de termómetros

Termómetro de gas
Pueden ser a presión constante o a volumen constante. Este tipo de termómetros son muy exactos y generalmente son utilizados para la calibración de otros termómetros.



Termómetro de mercurio
Es un tipo de termómetro que generalmente se utiliza para medir las temperaturas del material seleccionado.

El mercurio de este tipo de termómetro se encuentra en un bulbo reflejante y generalmente de color blanco brillante, con lo que se evita la absorción de la radiación del ambiente. Es decir, este termómetro toma la temperatura real del aire sin que la medición de esta se vea afectada por cualquier objeto del entorno que irradie calor hacia el ambiente.



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




Termómetro metálico
Un termómetro de lámina bimetálica o termómetro bimetálico es un dispositivo para determinar la temperatura que aprovecha el desigual coeficiente de dilatación de dos láminas metálicas de diferentes metales unidas rígidamente (lámina bimetálica). Los cambios de temperatura producirán en las láminas diferentes expansiones y esto hará que el conjunto se doble en arco.





Termómetro clínico
Son los utilizados para medir la temperatura corporal. Los hay tradicionales de mercurio y digitales, teniendo estos últimos algunas ventajas adicionales como su fácil lectura, respuesta rápida, memoria y en algunos modelos alarma vibrante.




El termómetro de máximas y mínimas
Es utilizado en meteorología para saber la temperatura más alta y la más baja del día, y consiste en dos instrumentos montados en un solo aparato. También existen termómetros individuales de máxima o de mínima para usos especiales o de laboratorio.


Termómetro de  alcohol
Es una sustancia que se dilata o contrae y, por lo tanto, sube o baja dentro del tubo capilar con los cambios de temperatura. En el tubo capilar se establece una escala que marca exactamente la temperatura en ese momento.



ESCALAS DE TEMPERATURA






Experimento

Materiales:

   °3 recipientes del mismo tamaño.

   °Agua (Caliente, fría y tibia)


Procedimiento:
    °Llenar un recipiente con agua caliente y meter la mano derecha.

°Llenar el otro recipiente con agua fría y meter la mano izquierda.


°Y por último llenar el tercer recipiente con agua tibia y meter las dos manos.


miércoles, 2 de marzo de 2016

Teorema de Torricelli


Teorema de Torricelli


Este físico italiano menciona que: “la velocidad de salida de la un líquido es mayor conforme aumenta la profundidad en la que se encuentra el orificio de salida”.



Entonces si tenemos que:





podemos dividir toda la ecuación entre p :

P1/ p + 1/2 v1² + gh1 = P2p + 1/2 v2² + gh2

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

P1/ p + gh1 = P2p + 1/2 v2² + gh2

Si el punto 2 se encuentra en el fondo del recipiente, entonces h2 = 0, por lo tanto:

P1/ p + gh1 = P2p + 1/2 v2² 

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


gh1 = 1/2 v2 ²

Despejando la velocidad, queda: 





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

Bernoulli y Venturi


Bernoulli y Venturi

El teorema de Bernoulli es también conocido como el teorema de trabajo-energía en los fluidos. Bernoulli, considera que en una tubería que posee una elevación, la presión es menor en la parte más alta.


Para determinar el teorema de Bernoulli se relaciona el principio de la conservación de la energía que involucra a las energías cinética y potencial.

ET = EC + EP
 

Donde
ET = energía total
ET = energía cinética
EP = energía potencial

Si pasamos a cada lado de la igualdad, los términos que pertenecen, quedaría aun  mismo punto:



Y se resume como:




La ecuación del teorema de Bernoulli nos puede ayudar a determinar la presión o velocidades cuando existe una diferencia de alturas por el conducto.
Si colocáramos medidores de presión en las partes de una tubería horizontal, podríamos observar que la velocidad aumenta cuando el tubo reduce su espacio y la presión disminuye.


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. 


Donde
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)

Fluidos en Movimiento


Hidrodinámica


La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Para ello tenemos que considerar varios conceptos, que nos servirán para comprender el tema entre ellas son la velocidad, el flujo y el gasto. Entonces, un fluido también puede moverse o desplazarse, y la hidrodinámica nos ayuda a estudiar este fenómeno. Para facilitar la comprensión de estas características debemos tener en cuenta las siguientes reglas:
  • Los líquidos son incompresibles.
  • La viscosidad no afecta el movimiento del fluido, es decir, la fricción ocasionada por el paso del líquido en las paredes de la tubería se considera despreciable.
  • El flujo del líquido a través de las tuberías es estable y estacionario, es decir, no hay turbulencias.



Relación de entrada y salida


El gasto es la relación que existe entre la cantidad de volumen del fluido que pasa a través de una tubería en determinado tiempo.

G = V/t

G = gasto (m3/ s)
V = Volumen (m3)
t = tiempo (s)
Además, el gasto puede calcularse como:

G = Av

Donde
A = área (m2)
v = velocidad (m/ s)

Esto se debe a que V = Ad, sustituyendo en G = Ad/ t
Y como v = d/ t, entonces: G = Av

El flujo se define como la cantidad de masa de fluido que puede pasar a través de una tubería en determinado tiempo, y se describe como:





F = m/ t

Donde
F =flujo (Kg/ s)
m = masa (Kg)
t = tiempo (s)

También puede relacionarse la densidad para determinar el flujo, ya que p = m/ V
Queda m = pV, sustituyendo en la fórmula de flujo: F = pV/ t
Si somos observadores podemos realizar  otra sustitución, ya que G = V/ t del queda:

F = Pg


Ahora, considerando que el volumen del líquido que entra por la tubería es el mismo que el volumen que sale por ella, podemos obtener una relación denominada ecuación de continuidad.
Esta relación establece que la cantidad de líquido que pasa a través de una tubería angosta, lo hace mayor que pasa cuando pasa por una tubería más ancha.

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


G1 = G2

Donde
G1 = gasto en el punto 1
G2 = gasto en el punto 2


A1v1 = A2v2

Donde
A1 = área del punto 1
V1 = velocidad en el punto 1
A2 = área del punto 2

V2 = velocidad en el punto 2.

martes, 1 de marzo de 2016

Arquímedes



Arquímedes de Siracusa 

Fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego. Aunque se 

conocen pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más 

importantes de 

la Antigüedad clásica. Entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos 

en hidrostática, estática y la explicación del principio de la palanca.


Contribuyo a la física con un gran principio: “Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso desalojado del fluido”.

 El empuje es la fuerza que ejercen los fluidos por acción de la presión sobre un objeto.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.

    1)      Si el peso del objeto es menor al del empuje realizado por el fluido, entonces el objeto flota.
    2)      Si el peso del objeto es igual al del empuje realizado, entonces el objeto quedara sumergido en el fluido, de manera que las fuerzas se equilibran.
    3)      Si el peso del cuerpo es mayor al del empuje realizado, entonces el objeto se hunde.


El empuje puede expresarse matemáticamente de la siguiente manera:


E=PeV

E= empuje (N)

Pe= peso específico (N/m3)

V= Volumen (m3 )

 Como Pe= pg

   Entonces:      


E = pgv

Principio de Pascal


PRINCIPIO DE PASCAL





Uno de los principios fue aportado por Blaise Pascal, quién por medio de sus observaciones concluyo que: “Toda presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente, se transmite con la misma intensidad  todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene”.

La presión en todo el fluido es constante: esta frase que resume de forma tan breve y concisa la ley de Pascal da por supuesto que el fluido está encerrado en algún recipiente, que el fluido es incompresible... El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. 
Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión.
También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidráulicas.


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).