Calor y temperatura
Nota: Las actividades y su resolución deben estar en el cuaderno. Se pueden imprimir y pegar o adjuntar (haciendo agujeros laterales) o copiar a mano en el cuaderno.
A. Teoría cinético-molecular
Despliega el applet en otra página y realiza las siguientes actividades:
A.1. Inicia el applet sin calentar. Las partículas se mueven. ¿Tienen todas la misma velocidad?
A.2. Inicia ahora el applet calentando durante 60 segundos aproximadamente, primero con fuego y después mediante fricción. Completa el siguiente cuadro:
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Tiempo |
Calor absorbido |
Energía media de las partículas |
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Fuego |
60 |
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Fricción |
60 |
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¿Quién calienta más, el fuego o la fricción? ¿Qué le ocurre a la energía y al movimiento de las partículas cuando absorben calor?
A.3. Limpia el applet. Calienta con fuego durante 40 segundos, primero con 10 partículas, después con 20 y al final con 50. Completa la siguiente tabla:
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Tiempo |
Energ. media inicial |
Energ. media final |
Diferencia de energía media |
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10 partículas |
40 |
1 |
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20 partículas |
40 |
1 |
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50 partículas |
40 |
1 |
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¿Hay alguna relación entre el número de partículas y la energía media final? ¿Y entre el número de partículas y la diferencia de energía? Enúncialo con una frase que indique si son proporcionales o inversamente proporcionales.
A.4. Repite la experiencia anterior pero calentando mediante fricción durante 100 segundos. Completa la tabla y responde a las mismas cuestiones.
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Tiempo |
Energ. media inicial |
Energ. media final |
Diferencia de energía media |
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10 partículas |
100 |
1 |
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20 partículas |
100 |
1 |
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50 partículas |
100 |
1 |
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B. Temperatura absoluta y movimiento de las partículas
Despliega este otro applet en otra página y realiza las siguientes actividades:
B.1. Observa las partículas. ¿Tienen todas la misma velocidad?
B.2. Aumenta y disminuye la temperatura subiendo y bajando respectivamente el punto rojo del termómetro. ¿Qué ocurre con el movimiento de las partículas?
La temperatura es proporcional a la velocidad media del movimiento de las partículas
B.3. Disminuye la temperatura hasta acercarte al cero absoluto (-273 ºC) ¿qué les ocurre a las partículas? ¿Les ocurrirá lo mismo si en lugar de 10 fueran 50 partículas?
A -273 ºC la materia tiene sus partículas en reposo, es el valor más bajo que se puede alcanzar y se toma como punto cero en la escala absoluta o Kelvin (0 ºK).
B.4. Elige la opción 2 escalas para que aparezcan las escalas Celsius y Kelvin. Toma el valor de ambas temperaturas en dos puntos y completa la tabla:
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Temperatura en 1 |
Temperatura en 2 |
Diferencia de temperatura |
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Celsius |
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|
Kelvin |
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¿Puedes explicar porque la diferencia de temperaturas es la misma?
B.5. Hay un límite inferior a la temperatura (el valor -273 ºC). ¿Habrá algún límite superior a la temperatura? Para responder consulta en alguna enciclopedia o en internet el valor de la temperatura en algunas estrellas.
C. Gráficas temperatura-tiempo
Despliega el applet en otra página y realiza las siguientes actividades:
C1. Realiza la experiencia de calentar de 0 ºC hasta 90 ºC la misma masa (100 gramos) con distintas potencias (1000 W, 3000 W y 5000 W). Completa la tabla:
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Potencia (W) |
Tiempo (s) |
W = P · t |
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1000 |
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3000 |
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5000 |
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C2. Realiza la experiencia pero manteniendo la misma potencia (P = 1000 W) y midiendo los tiempos que varias masas tardan en calentarse desde 0 ºC hasta 60 ºC. Completa la tabla:
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Masa (g) |
Tiempo (s) |
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100 |
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300 |
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500 |
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C3. (Amplicación). Repetir la actividad C1 pero utilizando una temperatura inicial distinta de 0 ºC. Completa la tabla correspondiente.
C4. (Amplicación). Repetir la actividad C2 pero utilizando una temperatura inicial distinta de 0 ºC. Completa la tabla correspondiente.
D. Calor específico
Despliega el applet en otra página y realiza las siguientes actividades:
D1. Con la potencia de 1000 W, la masa de 100 g y las temperaturas iniciales del agua y del alcohol igual a 0 ºC, realiza la simulación durante 15 segundos. Completa la tabla y calcula el calor específico del agua y del alcohol.
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Sustancia |
P (W) |
t (s) |
Q=W=P·t |
Masa (kg) |
ΔT (ºC) |
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Agua |
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0’1 |
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alcohol |
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0’1 |
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D.2. Realiza la experiencia anterior pero dejando que la temperatura del agua llegue a los 100 ºC. ¿Cómo explicas las rectas horizontales que se observan?
E. Calores latentes
Despliega el applet en otra página y realiza las siguientes actividades:
E.1. Pon en marcha la simulación para el agua, el alcohol y el mercurio, haciendo que las tres gráficas estén superpuestas y procurando que hiervan. Reproduce las gráficas en tu cuaderno
¿Qué sustancia se funde con mayor facilidad? ¿Qué sustancia tendrá menor calor latente de fusión? ¿Cuál lo tendrá mayor?
E.2. ¿Qué significan las rectas inclinadas? ¿Y las rectas horizontales? Si durante los cambios de estado la temperatura no varía, ¿en que se emplea el calor absorbido por la sustancia?
E.3. Repite la experiencia con las tres sustancias y completa la tabla:
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Sustancia |
Tª de fusión |
Tª de ebullición |
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Agua |
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Alcohol |
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mercurio |
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E.4. ¿Se te ocurre algún procedimiento para medir el calor latente de fusión? Explícalo