PRIMERA EVALUACIÓN

DEMOSTRACIÓN DE LA EFICIENCIA

1º- Le aplicamos un trabajo al gas(COMPRESOR).
2º- El gas absorbe calor del foco frío(Qc).
3º- Se cede calor al foco caliente(Qh).

Basándonos en el 1º Principio de la Termodinámica (AU = Q + W).
Como es un proceso cíclico----- AU = 0.
Q = /Qc/ + /Qh/; Aplicamos el sistema de signos de la IUPAC.
Q = -Qh + Qc;
W = -Q; W = -(-Qh + Qc); W = Qh – Qc.
Como nos interesa y lo que aprovechamos es Qc, dividimos todo entre Qc y lo invertimos.
W/Qc = Qh – Qc / Qc; Qc / W = Qc / Qh – Qc
Si el ciclo es reversible se cumple que esto anterior es igual a Tc / Th-Tc.
Por lo cual, E = Qc/W = Qc / Qh-Qc = Tc / Th-Tc
La eficiencia significa que extraemos tantas veces mayor trabajo que el aplicado en el compresor. La eficiencia siempre es mayor o igual que 1.

MÁQUINA TÉRMICA (Refrigerador)

El refrigerante (Frehón) a baja presión es comprimido por medio del compresor hasta unas 10 atmósferas (1atm = 1kg/m(3)), y su temperatura aumenta entre 100 y 120 ºC. Este gas caliente pasa por un sistema de tubos, que están en la parte trasera del frigorífico y que forman una figura parecida a la de un serpentín. A este sistema de tubos se le desidna CONDENSADOR, porque es el lugar donde el refrigerante se licua, al estar en contacto con el aire circundante de la cocina, es decir, que el aire circundante actúa de refrigerador, condensando el refrigerante y liberando calor.
El gas caliente libera calor y se convierte en líquido a alta presión. Este gas condensado pasa por un estrechamiento llamado válvula de estrangulación.
Esta válvula está formada por un tubo más estrecho que por el que circulaba antes el líquido. Al llegar a este estrechamiento, el líquido sigue constante, pero al salir del estrechamiento, la presión disminuye y el líquido se expande, y se evapora debido a estos dos factores anteriores , en el EVAPORADOR.
Durante la evaporación, las moléculas de vapor necesitan energía para moverse o expandirse y a la vez abandonar el líquido. Esta energía (calor) es arrancada del propia líquido de los alimentos que se encuentren en esa zona, por ello el refrigerante se enfría y enfría las paredes del evaporador, haciendo que su temperatura disminuya entre -15 y -20 ºC.
Posteriormente, el gas expandido pasa al compresor y se vuelve a repetir el ciclo.

MÁQUINA TÉRMICA (caldera)

El agua es cogida por la motobomba, y transcurre por un sistema de tubos que la lleva hasta la caldera(Qh), donde por medio de una llama, esta agua se calienta y pasa a estado gaseoso(vapor de agua).
El ahora vapor sigue transcurriendo por los tubos y llega a la zona donde se encuentra la turbina. En esta zona hay más espacio que en el tubo, y por eso al llegar el gas se expande, disminuye su presión y hace que las aspas de la turbina giren, produciendo un movimiento en el eje al cual las aspas están solidarias, generando energía mecánica.
El vapor pasa al condensador, donde se pone en contacto con un tubo con agua procedente de algún océano o mar, que produce la disminución de la temperatura, y la consiguiente condensación.
El agua vuelve a la motobomba, que añadirá agua si se ha producido alguna pérdida durante el proceso.

RENDIMIENTO DE UNA MÁQUINA TÉRMICA CONVENCIONAL

AV = W + Q; AU = 0;
Q + W = 0.
Aplicamos el convenio de signos de la IUPAC.
Q = W; Q = Qh - Qc
Rendimiento = (Qh - Qc)/Qh = (Th - Tc)/Th

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA

AU = f(Q,W); AU: Variación de la energía interna.

AU = Q + W------ FÓRMULA GENERAL

-Sistema de signos de la IUPAC:

La expresión "AU = Q + W" constituye la fórmula matemática del primer principio dela termodinámicaque dice: la energía total de un sistema aislado permanece constante, aunque dentro del sistema se puedan transformar unas clases de energías en otras.

Un sistema aislado es en sistema termodinámico* que no puede intercambiar materia ni energía con el exterior. Un sistema aislado es el universo ya que no intercambia ningún tipo de energía con su entorno y la energía total del universo permanece constante.

*Termodinámico: Ciencia que se encarga del estudo de la energía y de la interacción entre calor(Q) y trabajo(W).

ENERGÍA ELÉCTRICA

Energía que se crea debido a la corriente eléctrica.
E = P · t; /P = V · I/; E = V · I · t

ENERGÍA RADIANTE

Energía que se propaga en forma de ondas electromagnéticas, a la velocidad de la luz.

MÁQUINA TÉRMICA

Una máquina térmica tiene un rendimiento del 30%.
Rendimiento = E util/E motor

POTENCIA / PODER CALORÍFICO
Cantidad de calor que produce cada gramo de dicho combustible.
Madera húmeda -- 2800 cal/gr
Madera seca -- 4000 cal/gr
Carbón vegetal -- 5700 cal/gr
Alcohol -- 7200 cal/gr
Gasolina -- 10000 cal/gr
Petróleo -- 11000 cal/gr
Hidrógeno -- 25000 cal/gr

ENERGIA QUIMICA

ENERGIA QUIMICA
Definición: -Es la energía que mantiene a los átomos unidos.
-Energía almacenada en los enlaces que mantienen unidos los átomos de los cuerpos.
¿Cómo se origina?: Se origina en las reacciones químicas de los productos.
¿Cuál es la base?: Combustibles, vegetales, alimentos...
¿Cómo se manifiesta?: Luz, calor, sonido, energía eléctrica(pilas).
En los combustibles: La energía química se produce cuando se queman los combustibles.
• La energía liberada por un combustible depende de su poder calorífico, dado en la fórmula: Eq = m • Pc
Eq: Energía química
m: masa ( kg)
Pc: kcal/kg, cal/gr, o kcal/m(3)

CALOR ( ENERGÍA TÉRMICA)

CALOR ( ENERGÍA TÉRMICA)

El calor es una forma de energía, y es debida a la agitación de las moléculas que componen un cuerpo.
¿cómo se manifiesta? Cuando hay una variación de la temperatura; cambio de estado; cambio de volumen.
¿cómo se intercambia el calor? a) Conducción b) convección ( contacto directo) c) emisión o radiación.
Temperatura = equilibrio térmico
Q(cal) = m (kg) · Ce · (t - to)
Ce: Cantidad de calor necesario para aumentar un grado la temperatura de una unidad de masa. Cada cuerpo tiene uno determinado.

ENERGÍA INTERNA

ENERGÍA INTERNA

La energía interna de un cuerpo es la suma de las energías de todas las partículas que lo constituyen.

U = (Ec + Ep)
Si la energía interna aumenta, la temperatura aumentará.
Si se le aplica un trabajo a un cuerpo la energía interna aumentará.

Circuitos eléctricos

-Para medir la tensión eléctrica de un aparato, colocamos el polímetro como voltímetro, y unimos los cables del polímetro a los cables que entran y salen del aparato que queramos medir.

-Para medir la resistencia electrica de un circuito, colocamos el polímetro en posición de omnios, y unimos los cables del polímetro. Cortamos un trozo de cable, y en los extremos del cable que queda conectado a la corriente unimos los cables del polímetro.

EXPERIMENTO: Energía Térmica.

-El calor produce en los cuerpos los siguientes efectos:
Un aumento de temperatura
Dilatación
Cambio de estado
Descomposición
Sabemos que una lámpara de vacío (bombilla normal) está formada por un filamento cuyo material es el wolframio. La resistencia eléctrica de este filamento será diferente cuando esté funcionando la lámpara o cuando no esté, debido a que la resistividad del material varía con la temperatura.
Al pasar la corriente eléctrica por el filamento, las características de este material
sufren un cambio (dilatación) y su resistencia eléctrica varía, según la fórmula:
Rt = Ro • ( 1 + αAT);
Rt: Resistencia a la temperatura de trabajo
Ro: Resistencia a la temperatura ambiente;
α: coeficiente de temperatura.

Ejercicio:
Averiguar la temperatura de una lámpara de vacío (una bombilla).Se trata de hallar la temperatura que se produce en una lámpara de 220V/100W. Coeficiente de temperatura del wolframio: 0’004 1/omnios
Proceso de operaciones:
1-Medir la resistencia de la lámpara a temperatura ambiente.
2-Calcular la resistencia de trabajo.
3-Llevar los datos conseguidos a la fórmula.

1- Resistencia de la lámpara a temperatura ambiente: R = 100 omnios
2- Conectamos el circuito y medimos la tensión eléctrica de la lámpara y la corriente eléctrica del circuito.
V = 225 V; I = 171’5mA
Rt = 225V / 171’5mA = 1’31 K = 1310 omnios

Rt = Ro • (1+αAT)
1310 = 105 ( 1+ 0’004 • AT)
1205 = 0’004 • 105 • AT
AT = 1205 / 0’42 = 2844ºC
AT = Tf – To; Tf = 2844 + 25 = 2869ºC

ACTIVIDADES

ENEGIA MECÁNICA
1- Un cuerpo de 5kg., inicialmente en reposo, está situado en un plano horizontal sin rozamiento, y se aplica una fuerza horizontal de 100N durante 5min. Con esa fuerza el cuerpo logra desplazarse 240m.
a. ¿Qué trabajo se realizó? (En kpm)
b. ¿Potencia mecánica desarrollada?
Resolución:
T = F · s · cos = 100N · 240m = 24000 J
1kpm = 9,8J; kpm= 24000J / 9,8J = 2,45 · 10(3) kpm
P = kpm / seg = 2,45 · 10(3) kpm / 300 seg = 8 kpm/seg

2- Se arrastra una piedra tirando de ella mediante una cuerda, que forma con la horizontal un ángulo de 30º, y se le aplica una fuerza constante de 40 kp. ¿Cuánto vale el trabajo realizado en 200m?
Resolución:
T = F · s · cos = 40kp · 200m · cos 30º = 6928kpm

3- Mediante un motor de 1/5 CV de potencia, un cuerpo asciende 10m en 2seg. ¿Cuál es la masa del cuerpo?
Resolución:
1/5CV = Potencia = 735W/CV · 1/5CV =147W
P = J/seg; 147W = J / 2seg; J = 147W · 2seg =194J
W(trabajo) = F · s · cos = m · a · s = m · 9,8m/s(2) · 10m; 294 = m · 98;
m = 294/98 = 3kg

4-Un proyectil de 0.4 Kg , atraviesa una pared de 0.5 m de espesor. La velocidad del proyectil al llegar a la pared es de 400 m/seg, y al salir de 100 m/seg. Calcular : a) La energía cinética del proyectil al impactar con la pared y al salir de ella, b) El trabajo realizado por el proyectil.
Resolución:
a) Ec1= ½ m · v2 = ½ 0.4 · 4002 = 32000 J
Ec2 = ½ m · v2 = ½ 0.4 · 1002 = 2000 J
b) DEc = 2000 J – 32000 = - 30000 J

5-Un objeto de 50 Kg se halla a 10 m de altura sobre la azotea de un edificio,cuya altura, respecto al suelo, es de 250 m. ¿Qué energía potencial gravitatoria posee dicho objeto?.
Resolución:
Ep = m · g · h = 50 kg · 9.8 m/s2 · 260m = 127400 J
Ep = m · g · h = 50 kg · 9. 8 m/s2 · 10m =4900 J

6-
Desde un helicóptero, a una altura de 100 m sobre la superficie terrestre, se suelta un objeto de 2 Kg. Calcula la energía mecánica, cinética y potencial en los puntos siguientes: a) antes de soltar el cuerpo, b) cuando está a 50 m del suelo, c) cuando está a 10 m del suelo, d) justo antes del momento de impactar en el suelo. Nota: g= 9.8 m/s(2).

Em = Ep + Ec

a) Em = Ep + Ec =/v=0/= Ep

Em = m · g · h = 2 · 9.8 · 100 = 1960J

b) Em2 = Ep2 + Ec2; Em2 = Em1; Em1 = Ep2 + Ec2

1960 = 2 · 9'8 · 50 + 1/2 · 2 · v2(2)

980 = v2(2); v = 31'3 m/s

Ec2 = 980J

c)h = 10m; Em3 = Ec3 +Ep3; Em3 = Em1; Em1 = Ep3 + Ec3

1960 = 2 · 9'8 · 10 + 1/2 · 2 v3(2)

1764 = v3(2); v = 42 m/s

Ec3= 1764J

d) h=0m

Em4 = Ec4 + Ep4; Em1 =Em4; Em1 = Ep4 + Ec4

1960 = 2 · 9'8 · 0 +Ec4

Ec4 = 1960 J

7- Un muelle, de longitud 20 cm, se alarga 28 cm al aplicarle una fuerza de 2 N. ¿Qué energía potencial elástica posee en estas condiciones?

F = k · x

2N = k · 0’08m ; k = 2N/0’08m=25N/m

Ek = 1/2K · x2 = ½ ·25N/m · 0’08m = 0’08J

8-Sea la constante K de un resorte igual a 24 N/m, y 4 Kg la masa del cuerpo. Este se encuentra inicialmente en reposo y el resorte no está alargado. Supongamos que se ejerce sobre el cuerpo una fuerza constante P = 10 N y que no existe rozamiento. ¿Cuál será la velocidad del bloque cuando se haya desplazado 0.5 m?. Si cesa de actuar la fuerza P cuando el cuerpo se ha desplazado 0.5 m. ¿ Cuánto seguirá avanzando este antes de detenerse?

k = 24 N/m; m = 4kg; P = 10N

Ek = 1/2 · k · x(2) = 1/2 · 24 · 0'5(2)= 3J

Wp = AEk + AEc; Wp = 3J + 1/2 · 4 v(2) = 3 + 2v(2)

W = 3 + 2v(2); F · s = 3 + 2v(2); 10 · 0'5 = 3 + 2v(2); v=1 m/s

Wp = Ek; 5 = 1/2 · 24 · x(2); x = 0'64 m

9.Una bala de 30 gr con velocidad horizontal de 540 m/seg atraviesa un poste de madera de 15 cm de espesor. La resistencia opuesta por el poste de madera es de 500 Kp. ¿ A qué velocidad saldrá la bala después de haber atravesado el poste ?

m = 0'003 kg; vbala = 540 m/s; Wposte = 500 kp · 9'8N = 4900N; Poste = 0'015 m
W poste = AEc
-(4900 · 0'0015) = 1/2 · 0'03 · vf(2) - 1/2 · 0'03 · 540(2)
-735 = 0'015vf(2) - 4374
3639 = 0'0015vf(2); vfinal = 492'54 m/s

10.Se dispara una bala de 30 gr con un cañón de 1 cm de diámetro y 75 cm de longitud. La velocidad de salida es de 500 m/seg. Hallar la energía cinética de la bala y la presión de los gases en la boca del cañón.
m = 30g = 0,03kg; v = 500m/s; diámetro = 1cm; l = 0’75m
Ec = ½ • m • v(2) = ½ • 0’03 • 500(2) = 3750J
W = F • e; 3750 = 0’75F; F = 5000N
P = F / S = 5000 / ∏r(2) = 6366’2N/cm(2)

11.Calcula la potencia necesaria para arrastrar un tren de 100 T por una rampa del 1% de pendiente a la velocidad de 32 Km/h.
m = 10(5) kg; v = 32km/h = 8’8m/s.
Peso = m • g = 10(5) • 9’8m/s(2) = 9’8 •10(5)N
tg α = 1% = 0’01; α = arcotg 0’01;α = 0’57
Px = P • senα = 9’8•10(5) • 9’8•10(-3) = 9751N
Potencia: P = F • v = 9751 • 8’8 = 85808’8W

12.Calcular la potencia de un salto de agua cuyo caudal es de 18.000 m(3)/hora, y cuya altura de caida es de 22 m. Recordar: el caudal es la cantidad de agua que circula por un punto de un fluido en la unidad de tiempo.
18000m(3)/h = 18000•10(3) Kg
P = 18000•10(3)/3600 • 9’8 • 22 = 1078000 W

ENERGÍA TÉRMICA

1.Determinar el aumento de temperatura de una viga de acero de 250 Kg, a la que se le aplicado 1 Kw.h de energía.
Ce = 0'12cal/gr · ºC
1kw • h = 3’6•10(6) J = 869•10(3) cal
Q = m • Ce • AT = 250000g • 0’12 • AT
869•10(3) = 30000AT; AT = 28’8 ºC

2.Sobre 5 litros de agua hirviendo se hecha 2 litros de agua a 15 ºC . Hallar la temperatura del conjunto. Datos: ce del agua = 1cal/gr ºC
5l de H2O----- 100ºC + 2l----- 15ºC
Q = m • Ce • AT
Qh = Qc; 5(100-T) = 2(T-15); 2T – 30 = 500 – 5T; 7T = 530; T = 75’71ºC

3.Calcula el calor desprendido por una resistencia conectada a 220 V, y recorrida por una corriente de 2 A, durante 2 h.
V = 220 V; I = 2A; t = 2h
W = P • t; W = 220 • 2 • 2h = 3198000J • 0’24cal/1J = 760320 cal

4.En un depósito hay 1 m(3) de agua a 5 ºC. En el se vierte agua a 65 ºC a razón de 10l/seg. Calcula el tiempo que debe estar abierto el grifo para que la temperatura de la mezcla sea de 35 ºC.
1m(3) = 10(3)dm(3) = 10(3)kg------- 5 ºC
10l/s -------65ºC
T = 35ºC
Q = m • Ce • At
Q1 = Q2
10(3) • 1 • (35-5) = 10 • t • 1 • (65-35)
30000 = 10t •30
10t = 1000
t = 100seg

5.Reflexión: ¿ Qué tiene más calor la llama de una cerilla o el agua de una piscina?. Si acerco un trozo de hielo junto a una lámpara, todos sabemos que el hielo se fundirá. ¿ Por qué ?
La cerilla tiene más calor, pero no debido a sutemperatura, sino a su calor específico, que es una constante que indica la cantidad de calor necesario para aumentar un grado una unidad de masa. Cada cuerpo tiene un calor específica.
El trozo de hielo se fundirá porque se produce un aumento de temperatura, produciéndose el cambio de estado llamado fusión, pasa de solido a liquido.

7.Determina el aumento de temperatura de una viga de acero de 250 Kg a la que se le ha aplicado 1 Kw h de energía eléctrica.
1kw•h = 3’6•10(6) J = 869•10(3); m = 250kg; Ce acero = 0’12cal/gr•ºC
Q = m • Ce • AT
869•10(3) = 250000 • 0’12 • AT
AT = 28’96ºC

8.Una placa solar aprovecha la radiación que llega para calentar en dos horas 2o litros de agua desde 20º a 50º ¿Cuánto calor ha producido en este tiempo?
t = 2h; 20l H2O----20º---50º
Q = m • Ce • AT = 20 • 1• (50-20) = 600cal

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS

1.Expresar en unidades Técnicas, Internacional y CGS el trabajo equivalente al calor de combustión de 2 Kg de un combustible cuya potencia calorífica es de 7.200 cal/gr.
Q = m • Pc = 2000 • 7200 = 14’4•10(6)cal • 4’18J/1cal = 6’02•10(7) J-----S.I
1J = 10(7)Erg; 6.02•10(7)J • 10(7)Erg/1J = 6’02•10(14)Erg------CGS
1N=9’8kp; 6’02•10(7) • 9’8 = 589’9kpm-------TECNICO

2.Dejamos caer un trozo de plomo (ce=3,1 cal/gr ºC) desde una altura de 8 m. ¿Cuánto se elevará la temperatura, suponiendo que se transforma encalor la mitad del trabajo desarrollado?
Objeto de plomo: Ce=3’1cal/grºC; h=8m
W = Q
m • g • h = 2 • m • Ce • AT
9’8 • 8 = 2 • 3’1AT; 78’4 = 6’2AT; AT =12’64ºC

3.Con dos Kg de carbón de 8000 cal/gr hacemos funcionar durante 3 horas, una máquina de vapor de 1,3 CV. Calcular el rendimiento de la máquina.
m = 2kg; Ce = 8000cal/gr; t = 3h = 10800s
P util = 1’3CV • 735w = 955’5w
P motor = 2000gr • 8000cal/gr = 16•10(6)cal • 4’18J/1cal = 66’88•10(6)J
P motor = 66’88•10(6)J / 10800s = 6192’5w
µ = 955’5w / 6192’5w = 0’154 = 15’4%

4.En una máquina de vapor cosumimos por hora 4 Kg de carbón de 8000 cal/gr y la máquina produce una potencia de 450 Kpm/seg. Calcula el rendiiento térmico.
En 1h--- 4kg carbon-----8000cal/gr; P = 450kpm/s • 9’8J/kpm = 4410w
E motor = 4000gr • 8000cal/gr = 32•10(6)cal • 4’18J/cal = 133’76•10(6)J
P motor = 133’76•10(6)J / 3600s = 37155’5w
µ = 4410w / 37155’5w = 0’118 = 11’8%

5.Calcula la variación de energía de un sistema aislado en los siguientes casos, aplicando AU= Q + W según el criterio de signos de la IUPAC , a)el sistema absorbe 1000 cal y realiza un trabajo de 1500 J, b)el sistema absorbe 700 cal y reliza un trabajo de 40 Kgm y c) del sistema se extraen 1200 cal
AU = Q + W; Aplicamos IUPAC---- AU = Q – W
a)Q = 1000cal • 4’18J/cal = 4180J; W = 1500J
AU = 4180 – 1500 = 2680J
b)Q = 700cal • 4’18J/cal = 2926J; W = 40kpm • 9’8J/kpm = 392J
AU = 2926 – 392 = 2534J
c)Q = 1200cal
AU = 1200cal = 5016J

6.De un proceso de transformación en un sistema cerrado, se recogen los siguientes datos: Q=0, W=50 J, U1=70 J. Hallar la variación de la energía interna ( AU) y la energía interna final (U2)
Q = 0; W = 50J; U1 = 70J
AU = Q + W; Aplicamos IUPAC
AU = Q – W; AU = -50J
AU = U2 – U1; -50 = U2 – 70; U2 = 20J

7.Un motor cuya potencia es de 3 CV, consume por hora 0,75 Kg de un combustible cuya potencia calorífica es de 600 cal/gr. ¿Cuál es el rendimiento del motor?
P = 3CV • 735w/CV = 2205w; 0’75kg; Pc = 600cal/gr; t = 1h
Q = 600cal/gr • 750gr / 3600s = 125cal/s • 4’18J/cal = 522’5J/s = 522’5w---- P util
P motor= 2205w
µ = 522’5 / 2205 = 0’236 = 23’6%

ENERGIA ELÉCTRICA

1.Por un molinillo de café, conectado a una red de 220 V circula una corriente eléctrica de 0,7 A. ¿Cuánta energía eléctrica consume en un minuto?
T = 220V; I = 0’7A; t = 1min = 60s
E = P • t =/P = V • I/= V • I • t = 220 • 0’7 • 60 = 9240J

2.Una lámpara de 220V/100W se conecta a una red de 220 V. ¿Cuál es la energía consumida durante un mes?. ¿Qué precio tendremos que pagar a la compañia eléctrica? Nota: averiguar el precio del Kw.h en los recibos de casa o investigando por la red.
Lampara de 220V/100w; T = 220V; 1kw•h = 0’09€; t = 1mes = 2592000s
P = V • I • t = 220 • 0’2 • 2592000 = 1254528000J
1J = w•s; 1254528000w•seg / (3600 • 1000) = 348’48kw•h
348’48 • 0’09 = 31’63€

3.Una lámpara de 220 V/100 W se conecta por error a una red bifásica de 380 V. ¿Qué le sucederá a la lámpara?. Demuéstralo.
Explotara. 220V/100W = 2'2A----- 380V · 2'2A es distinto a 220V · 2'2A

MAQUINAS TERMICAS

1.La temperatura del foco caliente de un motor de Carnot, que funciona por vía reversible es de 27 ºC, y la del foco frio 0 ºC. Si el número de calorias que recibe el motor del foco caliente es de 2.000 cal. Calcular: a) rendimiento; b) calorias cedidas al foco frio. Si es reversible se cumple que: 1-Qc/Qh = 1- Tc/Th= rendimiento.
Th = 27ºC; Tc= 0ºC; Qh = 2000cal
µ = (Qh – Qc) / Qh = Th – Tc / Th = 300 – 273 / 300 = 0’09 = 9%
0’09 = 2000 – Qc / 2000; Qc = 1820 cal

2.Hallar el rendimento de un motor cuyo foco caliente está a una temperatura de 120 ºC, siendo la temperatura ambiente de 10 ºC. Según esto, ¿cuándo funcionará mejor un motor térmico, en invierno o en verano?.
Th = 120ºC; Tc = 10ºC
µ = Th – Tc / Th = 393 – 283 / 393 = 0’28 = 28%----Funcionara mejor en invierno

3.Una máquina térmica consume 240 Kg de carbón a la hora, siendo el Pc del combustible 13 . 10(3) Kcal/Kg(elevado a 3). Si la máquina tiene un rendimiento del 25%, calcule el trabajo suministtrado por la máquina y el calor cedido al foco frio en una hora.
240 kg/h de carbón; Pc carbón = 13•10(3) Kcal/kg; µ= 25%
Qh = 240 • 13•10(3) = 3’12•10(6) Kcal= 13MJ
µ = W / Qh; W = Qh • µ; W = 3’26 MJ
AU = W + Q
W = Qh – Qc
3’26 = 13 – Qc; Qc = 9’74 MJ

4.El problema nº 1, ya está resuelto y ahora le añadimos…. si el motor funciona como frigorífico (recorrido a la inversa) y recibe 2000 cal del foco frio, calcular: a) eficiencia, b)calorias que cede al foco caliente.
a)E = Qc / W; E = Qc / Qh-Qc = 1820 / 2000 - 1820 = 10'1
b)

1.2 TIPOS O FORMAS DE ENERGÍA:

1.2 TIPOS O FORMAS DE ENERGÍA:

-Energía mecánica: Se manifiesta en forma de:
-Movimiento: ENERGÍA CINÉTICA (Ec)
-Posición: POTENCIAL GRAVITATORIA (Epg)
-Tensión: POTENCIAL ELÁSTICA (Ep el)



ENERGÍA CINÉTICA:

VARIACIÓN DE LA ENERGIA CINETICA





W(1-2) = F • (s2 – s1) = F s2 – F s1 = /s = ½ a t(2)/ = F • ½ a2 • t2(2) – F • ½ a1 • t1(2) =
= ½ m • v2(2) – ½ m • v1(2) = Ec2 – Ec1

W 1-2 = Ec2 – Ec1 ---------------------------- TEOREMA de las FUERZAS VIVAS

ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIA


Energía que va a tener un cuerpo según su posición respecto al suelo.





W = F · s · cos = m · g · h
AEc = W = Ec2 – Ec1 = /v1 = 0/ = ½ m · v2(2)
W = m · g · h = ½ m · v(2); v = v2 = 2 g h (1/2); s = ½ g · t(2)






TRANSFORMACIÓN DE Ec EN Ep




Epg = m g h ;


Ec2 = ½ m · v2(2); m g h = ½ m · v2(2); v2 = 2 g h (1/2)
Ep1= m ·g ·h; Em1 = Ec1 + Ep1= Ep1
Ep2 = Ec2 + Ep2 = ½ m · v2(2) + mg · (ht – h); ½ m · v2(2) + m ·g ·ht – m · g · h;
½ m · v2(2) + m ·g ·ht – m · g· h = m ·g· ht
½ m · v2(2) – m · g · h = 0; ½ m · v2(2) = m· g· h; v2 = 2 g·h (1/2)



ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA

F = x · k -----------LEY DE HOOKE (ROBERT HOOKE)

La fuerza elástica es directamente proporcional al alargamiento.
El trabajo realizado entre 1 y 2 será:

Wel = -(1/2 k x2(2) - 1/2 k x1(2))

La fuerza P tambíen hará un trabajo, que como hemos dicho en ocasiones anteriores, vendrá dado por la variación de la Ec de ese cuerpo.

Wel + Wp = AEc; Wp -(1/2 k x2(2) - 1/2 k x1(2)) = 1/2 m v2(2) - 1/2 m v1(2);Wp = AEel + AEc

La suma de las energías cinética y potencial elástica es la energía mecánica total. El trabajo de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, excep`to la fuerza F, es igual al incremento de la Em total. Si: 1- Wp>0 ---- Em aumenta; 2- Wp<0---- wp =" 0">

ENERGÍA NUCLEAR

Nuclear procede de núcleo.

Un núcleo se puede: Fisionar, que es romper, o fusionar, que es unir. Durante estos procesos se libera energía, llamada energía nuclear.

Labossier descubrió que la materia de los componentes de una reacción es igual a la materia de los resultantes.

A esta teoría, Einstein añadió que hay que sumar la energía que se puede libera.

AE = Am · c(2); donde m es la masa, y c la velocidad de la luz.

INVESTIGACIÓN

INVESTIGACIÓN:

¿Son lo mismo masa y peso?
No. La masa es la cantidad de materia de un cuerpo, y el peso es la fuerza con que la tierra atrae a un cuerpo. P = masa • gravedad.

¿Qué pesa más, un kg de paja o un kg de hierro?
Si están situados en el mismo punto, los dos pesarán lo mismo, 9,8N. P ero si están en diferentes puntos de la tierra, pesará mas el que más cerca esté del ecuador, ya que la gravedad es mayor.

¿Qué es un Julio?
Es una unidad de trabajo.
Si dejas caer una botella de 1L de agua, desde 1m de altura, al caer al suelo producirá un Julio. Es decir, que la botella al caer genera un trabajo.

Demostraciones

DEMOSTRACIONES:

1 kp = 9,8 Newtons
1 kp = kg-fuerza
1 kp = m • g
1 kp = 1 kg • 9,8 m/s(2) = 9,8 N

1 u.t.m. = 9,8 kg
/1 kp = 9,8 N/ /1 kp = 1 u.t.m • m/s(2)/
9,8 N = 1 u.t.m • m/s(2)
9,8 N/m/s(2) = 1 u.t.m /N/m/s(2) = kg /
9,8N/m/s(2) = 9,8 kg = 1 u.t.m

1 J = 10(7) Ergios
Erg = 1D • cm 1D = g • cm/s(2) 1Erg = g • cm/s(2) • cm
J = N • m 1N = kg • m/s(2) 1J = kg • m/s(2) • m
Para que un Julio se iguale a Ergios, las unidades se pasan a MKS o SI.
1J = 1kg • m/s(2) • m = 10(3)g •10(2)cm/s(2) • 10(2)cm = 10(7) Erg

BLOQUE TEMÁTICO I

UNIDAD DIDÁCTICA 1: LA ENERGÍA
1.1- Energia:
a) Capacidad para que ocurra algo
b) Young la describió como la capacidad para realizar un trabajo. “Los cuerpos aceptan energía”.

Trabajo: Fuerza que experimenta un cuerpo por espacio recorrido.
T = F * e

Unidades de fuerza:

SISTEMA	FUERZA (F)	MASA (m)	ACELERACIÓN (a)
CGS	Dina (D)	Gramos (g)	cm/s(2)
MKI / SI	Newton (N)	Kilogramos (kg)	m/s(2)
TECNICO	Kilopondio (kp)	Kilogramos (kg)	m/s(2)

Unidades de trabajo:

SISTEMA	TRABAJO (T)	FUERZA (F)	ESPACIO (e)
CGS	Ergio (Erg)	Dina (D)	cm
MKI / SI	Julio (J)	Newton (N)	metro (m)
TECNICO	Kilopondimetro (kpm)	Kilopondio (kp)	metro (m)

CALORÍA: Cantidad de calor necesaria para elevar a la presión y temperatura normal 1g de agua desde 14’5º C a 15’5º C.

Unidades de potencia:

SISTEMA	POTENCIA (P)	TRABAJO (W)	TIEMPO (t)
CGS	Ergio/seg	Ergio (Erg)	Segundo
MKI / SI	Julio/seg = Watio	Julio (J)	Segundo
TECNICO	Kilopondimetro/seg	Kilopondimetro (kpm)	Segundo