UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL, DE SISTEMAS E
INFORMÁTICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
“Física II”
PRACTICA DE LABORATORIO SEMANA 13
INTEGRANTES:
1.
2.
Becerra Suárez Luis Gerardo
Saldaña Reyes Manuel Francisco
DOCENTE:
Pedro Enrique Paredes Gonzales
2021
FORMAS Y CAMBIOS DE ENERGÍA
1.
OBJETIVOS:
1.1
1.2
II.
Reconocer y explicar los tipos de transferencia de calor que se dan en sistemas
proporcionados por un simulador interactivo.
Reconocer y explicar las formas y cambios de energía en sistemas proporcionados por
un simulador interactivo.
FUNDAMENTO TEORICO
MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
1. CONDUCCIÓN
Hay conducción dentro de un cuerpo o entre dos cuerpos que están en contacto.
T >T
H
H
C
T  TC
 kA H
dt
L
dQ
Los materiales con k (conductividad térmica) grande son buenos conductores del calor;
aquellos con k pequeña son conductores o aislantes deficientes.
2. CONVECCIÓN
La convección es transferencia de calor por movimiento de una masa de fluido de
una región del espacio a otra. Como ejemplos conocidos tenemos los sistemas de
calefacción domésticos de aire caliente y de agua caliente, el sistema de enfriamiento
de un motor de combustión y el flujo de sangre en el cuerpo.
3. RADIACIÓN
La radiación es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas como la luz
visible, el infrarrojo y la radiación ultravioleta.
La corriente de calor H = dQ/dt debida a radiación de un área superficial A con
emisividad e
a la temperatura absoluta T se puede expresar como:
dQ
H
Ae T 4
dt
Donde: 𝜎 = 5.67x10−8W/m2 . K4 es la constante física fundamental llamada
constante deStefan-Boltzmann
III.
IV.
PARTE EXPERIMENTAL
1.1
Instrumentos y materiales
Simulación interactiva sobre cambios y formas de energía.
1.2
PROCEDIMIENTO
Ingrese al siguiente link para cumplir con los objetivos.
https://phet.colorado.edu/es_PE/simulation/energy-forms-and-changes
CUESTIONARIO
1. Utilizando del simulador la sección INTRO coloque los vasos con líquidos cada
uno en su soporte y ubique un termómetro en cada vaso y active los símbolos de
energía y calentadores simultáneos, active los calentadores, visualice y explique lo
siguiente:
a.
Sobre los calores específicos de los dos líquidos
Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que
suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para
elevar su temperatura en una unidad; esta se mide en varias escalas.
b.
Sobre el calentamiento de los líquidos teniendo en cuenta los mecanismos de
transferencia de calor.
Se transfiere la energía calorífica a través del fuego puesto debajo de los
recipientes o sobre el hielo puesto para enfriar o calentar y ver su reacción
sobre el agua y el aceite para poder como funciona la transferencia de calor.
2. Utilizando del simulador la sección INTRO (seleccione símbolos de energía y
coloque un termómetro en el vaso) muestre y explique un ejemplo de
calentamiento por transferencia de calor por radiación teniendo en cuenta las
siguientes situaciones:
a. Calentamiento del hierro en agua y en aceite
Se puede ver en el simulador que la energía calorífica entra y se acumula en el
agua y el aceite.
b.
Calentamiento del ladrillo en agua y en aceite
La acumulación de energía calorífica que está en los líquidos ya expuestos,
influye en la temperatura y en la energía acumulada en los líquidos y hace que
estos absorban energía.
3. Utilizando del simulador la sección INTRO (seleccione símbolos de energía y
coloque un termómetro en el vaso) muestre y explique un ejemplo de enfriamiento
por transferencia de calor por radiación teniendo en cuenta las siguientes
situaciones:
a. Enfriamiento del hierro en agua y en aceite
Los enfriamientos de los cuerpos sumergidos en los líquidos dependen de la
temperatura que estos tengan, en el caso de el hierro que se encuentra en el agua
tendrá una temperatura más marcada por los líquidos y la energía que estos le
transmitan ya que es un metal conductor de energía muy efectivo.
b.
Enfriamiento del ladrillo en agua y en aceite
Los enfriamientos de los cuerpos sumergidos en los líquidos dependen de la
temperatura que estos tengan, en el caso del ladrillo no conducirá el hierro de
forma tan efectiva como el hierro ya que no es un metal pero de igual manera
puede llegar a recibir energía de manera limitada.
4. Utilizando el simulador de la sección INTRO (seleccione símbolos de energía y
calentadores simultáneos, ubique un termómetro en cada vaso), muestre y explique
lo que sucede para la situación simultanea entre hierro en agua y ladrillo en aceite
cuando están sometidos a un calentamiento máximo (cursor en la posición
CALOR).
5. Utilizando del simulador la sección INTRO (seleccione símbolos de energía y
calentadores simultáneos, ubique un termómetro en cada vaso), muestre y explique
lo que sucede para la situación simultanea entre hierro en agua y ladrillo en aceite
cuando están sometidos a un enfriamiento máximo (cursor en la posición FRIO)
6. Utilizando del simulador la sección SISTEMAS (seleccione símbolos de energía),
muestre y explique todos los posibles cambios de energía que permita el simulador.
A) USO DE UNA BICICLETA CON IMPULSO DE LA FUERZA HUMANA:
a) Primer Caso:
Como se observa en la imagen en este problema interactúan 4 formas de energía; la energía
química para hacer que la persona puede empezar el proceso como fuente de energía en la
bicicleta, obtiene esta energía después de la alimentación, luego ese impulso se vuelve energía
mecánica al pedalear la bicicleta, mientras este proceso ocurre el cuerpo al entrar en
movimiento desprende energía térmica, y al hacer mover la rueda como generador, transforma
esta energía en energía eléctrica que calentado el agua y produciendo así un punto de
ebullición y por ende energía térmica con el calor del agua.
b) Segundo Caso:
Este proceso hace uso de 5 formas de energía diferentes, primero la persona después de la
alimentación produce energía química con la cual pone en funcionamiento la bicicleta, al
entrar en movimiento desprende energía térmica de vez en cuando producto de la quema de
engería química; todo este movimiento de la bicicleta y el esfuerzo de la persona mueve una
rueda que funciona como generador y este convierte toda la energía mecánica en eléctrica para
distribuirlo en una lámpara incandescente, la energía eléctrica se caliente en las fibras del foco
y esta fuente de calor cuando se libera produce luz hallando ahí al energía luminosa.
c) Tercer Caso:
Este proceso hace uso de 5 formas de energía diferentes, primero la persona después de la
alimentación produce energía química con la cual pone en funcionamiento la bicicleta, al
entrar en movimiento desprende energía térmica de vez en cuando producto de la quema de
engería química; todo este movimiento de la bicicleta y el esfuerzo de la persona mueve una
rueda que funciona como generador y este convierte toda la energía mecánica en eléctrica para
distribuirlo en una lámpara incandescente, la energía eléctrica se caliente en las fibras del foco
y esta fuente de calor cuando se libera produce luz hallando ahí al energía luminosa. La
diferencia con el foco anterior es que la energía térmica que se desperdicia es menor y la luz es
mucho más clara.
d) Cuarto Caso:
En este proceso que se observa se puede apreciar el uso de 4 tipos de energías; en caso de la
persona, usa energía química por la alimentación y con esto pedalea a la bicicleta convirtiendo
esto en energía mecánica (por el esfuerzo el cuerpo e caliente y se genera energía térmica).
Con la fuerza y el trabajo realizado, se hace girar el generador, entonces se transforma en
energía eléctrica, que está conectada a unas aspas que al girar generan movimiento y por ende
energía mecánica.
B) USO DE UNA CAÍDA DE AGUA:
a) Primer Caso:
En este proceso intervienen 3 energías, primero una caída de4 agua que hacer girar un
generador en forma de rueda por la misma presión con una energía mecánica fuerte. Después
este generador, hace que esa energía se vuelva energía eléctrica, la cual está conectada a un
depósito que calienta el agua; cuando el agua va calentado, el vapor de agua se pude decir que
es energía térmica.
b) Segundo Caso:
La caída de agua genera energía mecánica y eso pone en funcionamiento el generador, lo cual
da como resultado energía eléctrica que cuando se conecta a un foco, se convierte en tanto
energía térmica como luminosa, por lo que podemos decir que en este proceso se incluyen 4
tipos de energía.
c) Tercer Caso:
La caída de agua genera energía mecánica y eso pone en funcionamiento el generador, lo cual
da como resultado energía eléctrica que cuando se conecta a un foco, se convierte en tanto
energía térmica como luminosa, por lo que podemos decir que en este proceso se incluyen 4
tipos de energía.
d) Cuarto Caso:
La presión de agua produce energía mecánica que hacer funcionar al generador, luego se
vuelve energía eléctrica y conectado a una turbina la hace girar volviendo a ser energía
mecánica, aquí se usan 2 tipos de energía.
C) USO DE UN PANEL SOLAR EN UN CIELO DESPEJADO:
a) Primer Caso:
La energía luminosa es captada por el panel solar, vuelve esta energía luminosa en energía
eléctrica y con esta misma calienta el agua hallando aquí la energía térmica y por tanto 3 tipos
de energía en este proceso.
b) Segundo Caso:
La energía luminosa que capta el panel solar se vuelve eléctrica y al entrar en contacto con la
bombilla se calienta desprendiendo energía tanto térmica como de nuevo luminosa; aquí se
pueden ver 3 tipos de energía.
c) Tercer Caso:
La energía luminosa que capta el panel solar se vuelve eléctrica y al entrar en contacto con la
bombilla se calienta desprendiendo energía tanto térmica como de nuevo luminosa; aquí se
pueden ver 3 tipos de energía
d) Cuarto Caso:
El panel recibe la energía luminosa y al convierte en energía eléctrica, que a su vez esta sirve
para hacer funcionar a la turbina como energía mecánica, en este proceso se ven 3 tipos de
energía.
D) USO DE UNA FUENTE DE CALOR:
a) Primer Caso:
Como se observa, en esta imagen, después de que se calienta el agua con energía térmica, el
vapor empuja el generador con el vapor de agua y lo mueve, con este proceso, se produce
energía eléctrica y calienta el agua del otro lado volviendo a producirse energía térmica. En
este proceso se dan 3 tipos de engería.
b) Segundo Caso:
Aquí se usan 4 tipos de energía; primero el agua se calienta y el vapor de agua mueve el
generador, esto después produce energía eléctrica que es aprovechada por el foco que dentro
de si, transforma esa energía por energía luminosa.
c) Tercer Caso:
Aquí se usan 4 tipos de energía; primero el agua se calienta y el vapor de agua mueve el
generador, esto después produce energía eléctrica que es aprovechada por el foco que dentro
de si, transforma esa energía por energía luminosa
d) Cuarto Caso:
Aquí se usan 3 tipos de energía, ya que el vapor mueve al generador y ay con la energía
eléctrica se usa para encender la turbina que produce energía mecánica.