B.
Naturaleza
de la
materia
FÍSICA IB
Teoría molecular en los
sólidos, líquidos y gases.
•
•
•
Sólidos:
•
Partículas muy cercanas
•
Fuerzas de intensidad elevada
•
Patrones regulares
•
Vibran en una posición fija.
Líquidos:
•
Partículas cercanas.
•
Fuerzas de interacción molecular más débiles.
•
No tienen patrones regulares.
•
Moléculas vibran, más desplazamiento que en los sólidos.
Gases:
•
Moléculas separadas.
•
Fuerzas de interacción muy débiles.
•
Direcciones de movimiento aleatorias.
•
Interacciones: cambios de velocidad.
Energía térmica y diferencias
de temperatura
• Energía transferida desde un punto
más caliente a otro más frío.
• La temperatura determina la dirección
de la transferencia neta de energía
térmica entre dos objetos.
• Temperatura de equilibrio térmico: no
existe flujo de energía térmica.
Temperatura y
temperatura
absoluta.
• Escala Celsius (ºC):
diseñada en función de los
cambios de estado del
agua.
• Escala de temperatura
absoluta Kelvin (K).
• Toda sustancia contiene partículas en movimiento.
Energía
interna:
• Las moléculas poseen energía cinética:
• Energía cinética de vibración.
• Energía cinética de traslación.
• Energía cinética de rotación.
• Energía potencial: fuerzas eléctricas (líquidos y
sólidos) impiden que se separen.
• Energía interna: es la suma de la energía cinética
aleatoria total más la energía potencial
intermolecular total del conjunto de moléculas que
hay en el interior de una sustancia.
• ¿Qué sucede cuando aportamos energía a una
sustancia?
Cambios de
fase:
• La temperatura
permanece constante
durante los cambios de
fase.
• La energía se invierte en
vencer las fuerzas
intermoleculares.
• La energía potencial:
aumenta la distancia entre
las moléculas.
Temperatura
• La energía térmica transferida a un gas
aumenta la energía cinética de sus
partículas.
• Temperatura absoluta (T) de un gas ideal en
k es una medida de la energía cinética de
traslación aleatoria media de sus
partículas:
• Constante de Boltzmann: 1,38 x 10-23 JK-1
Capacidad
calorífica
específica y
capacidad
térmica.
• Capacidad calorífica específica: cantidad de energía
necesaria para incrementar en 1 K la temperatura
de 1 Kg de sustancia.
• Las sustancias con capacidad calorífica elevadas se
calientan y se enfrían lentamente.
• El agua capacidad calorífica elevada: transferencia
de energía en sistemas de calentamiento y
enfriamiento.
Q= cantidad de energía
térmica.
m= masa
ΔT= incremento de
temperatura.
Determinacion
de la capacidad
calorífica
En sólidos:
• Calentadores de
inmersión
• Energía suministrada por
una resistencia.
• Juliometro: energía
transferida.
Determinacion
de la capacidad
calorífica
En líquidos:
• Calentadores de
inmersión
• Juliometro: energía
transferida.
• Aislantes
Calor
latente
específico:
• Calor latente: energía térmica asociada a los
cambios en las energías potenciales durante los
cambios de fase.
• Fusión o ebullición: el calor latente debe de ser
transferido a la sustancia.
• Condensación o congelación: el calor latente es
transferido desde la sustancia.
• Calor latente de fusión Lf
• Calor latente de vaporización Lv
Calor
latente
específico
• L, es la cantidad de energía transferida cuando 1 kg
de la sustancia cambia de fase a temperatura
constante.
• Jkg-1
Intercambios
de energía
térmica
• Medio alternativo para el cálculo del calor específico.
• Calorimetría: experimentos en los que se intenta medir de forma precisa los
cambios de tª debidos a procesos físicos o químicos.
• Calorímetros: aparatos diseñados para limitar la transferencia de energía con el
entorno.
Cambio de
fase
• Fase: región del espacio
en que una sustancia
tiene las mismas
propiedades físicas y
químicas.
• Tres estados de la
materia: sólido, líquido y
gas.
• Punto de fusión y
ebullición: valor fijo para
una presión determinada.
TRANSFERENCIA
DE ENERGÍA
TÉRMICA
• Conducción térmica: proceso
por el que la energía se
transfiere de unas partículas a
otras, mediante colisiones, a la
parte más fría.
• La conducción se da mejor
en los sólidos (mayores
fuerzas entre partículas)
• Los metales son buenos
conductores del calor.
Conductividad térmica
•
Muy importante durante la fase de diseño de proyectos de ingeniería.
•
Cantidad de energía que se conduce a través de distintos materiales.
•
Capacidad de una sustancia para transferir energía cinética de sus moléculas a otras adyacentes.
∆𝑄
∆𝑇
=𝑘·𝐴·
∆𝑡
∆𝑋
•
•
•
•
Energía transferida a través del material en un periodo de tiempo.
A: área
Diferencia de temperatura a lo largo del conductor.
Wm-1k-1
TRANSFERENCIA DE
ENERGÍA TÉRMICA
• Convección térmica:
• Cuando un fluido se calienta, las
moléculas se separan y la densidad
se reduce de forma localizada. La
parte más caliente asciende y
circula sobre la parte más fría.
• Corrientes de convección.
• Solo en fluidos.
• Radiación térmica: toda materia emite radiación
electromagnética a cualquier temperatura por
encima del cero absoluto.
TRANSFERENCIA
DE ENERGÍA
TÉRMICA
• Movimiento de cargas dentro de los átomos:
genera campos electromagnéticos y emisión de
fotones.
• Radiación térmica a temperatura ambiente:
normalmente infrarroja.
• Superficies oscuras: buenas emisoras de radiación
y absorben bien.
• Superficies blancas: no emiten no
absorben, reflejan.
Radiación de cuerpo
negro
• Todos los cuerpos emiten radiaciones
electromagnéticas en un rango de longitudes de
onda.
• A temperatura ambiente: radiación infrarroja.
• Cuando un cuerpo se calienta: la radiación
percibida cambia de infrarrojo a rojo, luego a
naranja…. (hacia longitudes de onda más cortas)
RADIACIÓN DE UN
CUERPO NEGRO:
• Cuerpo negro perfecto (idealizado):
absorbe toda la radiación
electromagnética que incide sobre él.
• Radiación de cuerpo negro: la
radiación que emite un emisor
perfecto.
• Al aumentar la temperatura de
emisión, el valor máximo de longitud
de onda se desplaza a una
frecuencia mayor.
RADIACIÓN DE UN
CUERPO NEGRO:
• Asumimos que el sol y la tierra se
comportan como cuerpos negros.
• La radiación emitida por el sol es aprox
50% infrarroja y 50% visible.
• La intensidad que emite la tierra es
mucho menor y es infrarroja.
• Importancia en efecto invernadero.
LEY DE
DESPLAZAMIENTO
DE WIEN
• Cálculo la longitud de onda a la que un cuerpo
negro emite la potencia máxima.
POTENCIA RADIADA EMITIDA
• La potencia emitida depende de:
• Área
• Temperatura
• Naturaleza de la superficie
• Ley de Stefan-Boltzmann
• Potencia que emite un cuerpo negro perfecto, Luminosidad (L):
𝐿 = 𝜎𝐴𝑇 4
• Constante de Stefan-Boltzmann:
LA RADIACIÓN SOLAR
Modelización
de un gas
• Termodinámica:
transferencias de energía
térmica para la realización de
un trabajo útil.
• Modelo cinético de un gas
ideal.
• Modelo teórico que describe
adecuadamente las
propiedades de los gases
reales, aunque no siempre.
Supuestos
del modelo
cinético
para un gas
ideal
Simulación cambios de fase
Simulación gases ideales
• El gas contiene un número muy elevado de
moléculas idénticas.
• El volumen de las moléculas es despreciable
comparado con el volumen del gas.
• Las moléculas se mueven en direcciones aleatorias
y a velocidades variables.
• No hay fuerzas de interacción entre moléculas,
excepto cuando colisionan.
• Todas las colisiones son elásticas.
• El tiempo que dura una colisión entre partículas y
de estas con las paredes es despreciable en
comparación con el tiempo entre colisiones.
• Las fuerzas externas pueden ser ignoradas.
Diferencias
entre gases
ideales y
gases
reales:
• Suponemos que la ecuación de estado de un gas
ideal puede usarse para gases reales.
• No se comportan como gases ideales:
• Fuerzas intermoleculares significativas:
moléculas muy juntas.
• Tamaños moleculares no despreciables en
comparación con el volumen.
• Presiones elevadas, densidades elevadas, bajas
temperaturas
• Presión:
o Sólido: P=F/S
o Líquido: P= d g h
Presión
• Gas: colisión con la pared del recipiente, fuerza
sobre sus paredes.
• La fuerza será constante en todas las paredes del
recipiente.
• Presión, Pa (Pascal)
Mol, masa molar
y nº de Avogadro
• Un mol de una sustancia es la cantidad
de sustancia que contiene tantas
partículas como átomos contienen
exactamente 12 g de carbono-12.
• Nº de partículas que hay en un mol:
número de Avogadro.
• Masa molar: masa que contiene un
mol de partículas (gmol-1)
Ecuación de
estado de
un gas ideal
• Cantidad de sustancia (nº de moles), n
• Presión, p
• Volumen, V
• Temperatura absoluta, T
• Constante universal (molar) de los gases, R= 8,31
JK-1mol-1
Ecuación de estado de los gases ideales
Energía
cinética de
traslación
aleatoria
total
• Energía cinética de traslación media de
una molécula de gas ideal:
• Energía cinética total de traslación de un mol de
gas:
• Constante de Boltzman:
Las leyes de los
gases: Ley de
Boyle
• Temperatura constante,
masa de gas constante.
• Variación del volumen de
un gas cuando se modifica
la presión.
• Línea isoterma.
• Energía cinética
Variación del volumen
de un gas respecto a la
temperatura: Ley de
Charles
• Presión constante.
• Masa fija de gas.
• Energía cinética.
Variación de la presión
respecto a la
temperatura: Ley de la
presión. (Gay- Lussac)
• Masa fija de gas.
• Volumen constante.
• Energía cinética.
B.2 Efecto
invernadero
CUERPO GRIS Y EMISIVIDAD
• Cuerpo gris: objetos que no son cuerpos negros
perfectos. Emiten menos energía por segundo que un
cuerpo negro perfecto.
• Emisividad= potencia que radia una superficie/
potencia que radia un cuerpo negro con la misma área
de superficie y temperatura.
• Emisividad: entre 0 y 1
• Las superficies oscuras tienen una emisividad elevada.
• Emisividad media de la tierra y su atmósfera: 0,61
CALCULO DE LA POTENCIA EMITIDA
• Cuerpo gris: objetos que no son cuerpos negros perfectos.
• Emisividad: entre 0 y 1
• Cuerpo negro emisividad de 1.
• Cuerpo que refleja toda la radiación tiene una emisividad de 0.
• Objetos reales: emisividad entre 0 y 1.
• Potencia que emite cualquier superficie:
Constante solar
• Intensidad de la radiación solar que incide en una
superficie:
• Constante solar: 1360 Wm-2 (Potencia que atraviesa cada
metro cuadrado perpendicular a los rayos solares cuando
llegan a la atmósfera).
• El sol emite unos 3,8 1026 J de radiación por segundo. La
distancia entre la tierra y el sol es 1,5 1011 m.
Balance energético en la superficie terrestre
• La constante solar S es la potencia que incide por
metro cuadrado en la parte externa de la atmósfera.
• La energía del sol incide sobre la mitad del área de la
esfera y se transfiere sobre la totalidad de la superficie
terrestre.
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑔𝑎 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜
𝐼𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 =
𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑒𝑟𝑟𝑎
𝑆 · 𝜋𝑅2 𝑆 1360
−2
𝐼𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 =
=
=
=
340
𝑊𝑚
4𝜋𝑅2
4
4
• Cuando se atraviesa la atmósfera: parte de la radiación
se absorbe y se dispersa.
Balance energético en
la superficie de la tierra
• La tierra no es un cuero negro perfecto. Dispersa parte
de la radiación.
• Albedo:
• Relación entre la energía reflejada y la energía
incidente o las potencias reflejada e incidente.
• No tiene unidades.
• Varía entre 0 y 1.
• Albedo en la tierra sobre el 30%. El 70% de la
energía que llega a la superficie terrestre se
absorbe.
El efecto
invernadero
• Hay ciertos gases que atrapan la energía en la
atmósfera terrestre y producen un aumento en la
temperatura media de la tierra.
• Gases de efecto invernadero: dióxido de carbono,
vapor de agua, metano y óxido de nitrógeno.
• IMPORTANTE:
• Efecto invernadero natural:
• Efecto invernadero provocado: el
incremento de la concentración de gases
de efecto invernadero produce
incrementos en la temperatura media de la
tierra y lleva al cambio climático.
EFECTO
INVERNADERO
• Equilibrio térmico: la tierra refleja energía
al espacio en la misma proporción que la
recibe -> temperatura media constante.
• Si refleja menos energía que recibe -> su
temperatura aumenta.
• Si refleja más energía -> su temperatura
disminuye.
• Efecto invernadero: efecto natural que
produce la atmósfera de un planeta
(aumenta la temperatura que tendría el
planeta)
EFECTO
INVERNADERO
• Equilibrio térmico: es necesario que la intensidad
incidente (descontanto la que se refleja al espacio), sea
igual a la emitida.
• La radiación es el único fenómeno que permite emitir
energía térmica de la tierra al espacio.
• La atmósfera absorbe un porcentaje mayor de energía
térmica saliente que de la procedente del sol (menor
longitud de onda).
• Los gases de efecto invernadero absorben parte de esas
radiaciones del espectro infrarrojo pero no absorben
tanta radiación entrante.
• La energía que absorbe la atmósfera se radia en todas
direcciones (también al espacio), la mayoría se vuelva a
transmitir a la tierra.
Gases de efecto
invernadero:
• La importancia relativa en la contribución
al efecto invernadero depende de su
abundancia.
• Los átomos de las moléculas oscilan
siguiendo un MAS.
• Si oscilan con la misma frecuencia que la
radiación que atraviesa el gas la energía se
puede absorber: resonancia.
• La molécula se elva a un nivel de energía
vibratoria superior-> la energía se libera
rápidamente en todas direcciones.
TERMODINÁMICA
• Proceso del uso de la energía térmica para
la realización de un trabajo mecánico útil en
los motores térmicos.
• Sistema termodinámico: lo que estamos
estudiando (gas)
• Entorno: contenedor del gas y resto del
universo.
• Un sistema se relaciona con su entorno
mediante la transferencia de energía.
• Energía interna de un gas ideal:
Primera Ley de la Termodinámica
• La energía interna de un sistema U
representa la suma de las energías de todas
las partículas microscópicas que lo
componen. (Julios)
• Existe una relación entre la U y la energía
que se intercambia con el entorno en forma
de calor y trabajo.
• La primera Ley de la termodinámica
determina que la energía interna de un
sistema aumenta cuando:
• Se le transfiere calor
• Se realiza un trabajo sobre él.
Primera Ley de la
Termodinámica
• Q: flujo de energía térmica
desde el entorno al sistema.
• ΔU: positivo cuando
la energía interna del sistema
aumenta.
• W: positivo cuando es
realizado por el gas sobre el
entorno (expansión).
• Es una aplicación del
Principio de Conservación de
la Energía a procesos
térmicos.
Trabajo realizado
cuando un gas
cambia de estado:
• Trabajo realizado por el gas=
fuerza x distancia recorrida
en la dirección y el sentido de
la fuerza.
• Si el gas ejerce una fuerza sobre
el émbolo el W es +
• Si el trabajo se realiza sobre el
gas (se comprime) W -
Trabajo realizado
por un gas:
• El trabajo realizado es igual al
cálculo del área bajo el
diagrama pV.
Trabajo realizado
por un gas
• Considerar si el gas se
expande o si se comprime
para indicar el signo del
trabajo realizado.
Diagramas pV
• Isotermas: curvas del gráfico,
unen los estados de un gas
con la misma temperatura
• Cada isoterma: representa la
proporcionalidad inversa
según la Ley de Boyle.
• Isotermas más altas:
temperaturas más elevadas.
• Cambio de estado: nueva
posición pV. PV/T permanece
cte.
Diagramas
pV
Procesos
isocóricos,
isotérmicos,
isobáricos y
adiabáticos:
Cambio
isobárico
• Presión constante.
• Q=ΔU+W
• Expansión o compresión
libre si cambia la
temperatura.
• Misma presión que el
entorno.
• V/T constante.
Proceso
isocórico
• W=0
• Volumen constante.
• Q=ΔU+W
Q=ΔU+0
Q=ΔU
• Si se transfiere energía térmica,
aumenta la energía interna del
gas y, por tanto, su
temperatura.
• Si se transfiere energía térmica
hacia fuera del gas su energía
interna y su temperatura
descienden.
• P/T constante
Proceso
isotérmico
• ΔU=0
• Temperatura constante.
• Q=ΔU+W
Q=0+W
Q=W
• Expansión isotérmica: Todo el
trabajo realizado por el gas es
suministrado por la energía
térmica transferida al gas.
• Compresión isotérmica: el
trabajo realizado por el gas se
transfiere hacia fuera en forma
de energía térmica.
• PV= cte (Ley de Boyle)
Proceso
adiabático
• Q=0
• No hay transferencia de energía
térmica.
• Q=ΔU+W
•
•
0=ΔU+W
ΔU=-W Compresión
- ΔU=W Expansión
• Expansión: todo el trabajo
realizado por el gas se transfiere a
partir de energía interna de su
interior. La temperatura desciende.
• Compresión: todo el trabajo
realizado sobre el gas se transfiere
e forma de energía interna del gas,
aumenta su temperatura.
Proceso
adiabático
• Proceso adiabático ideal: cambio lo
más rápido posible en un
recipiente aislado.
• Gas ideal monoatómico:
Procesos cíclicos y diagramas pV
•
•
•
•
Conversión de energía interna en trabajo.
Cualquier máquina que transfiera energía térmica en forma de trabajo mecánico funciona en forma de ciclos.
Diferencia entre las áreas es el trabajo útil neto realizado por el gas en un ciclo.
Eficacia de un proceso:
Eficacia térmica
• Flujo de energía durante la
conversión de trabajo térmico en
trabajo mecánico en un motor
térmico.
• Se necesita una diferencia de
temperatura entre los
reservorios.
• No es posible convertir toda la
energía térmica en trabajo.
Ciclo de
Carnot
• Máquina ideal que utiliza el calor para
realizar un trabajo. Gas sobre el que
se ejerce un proceso cíclico de expansión y
compresión entre dos temperaturas.
• En los procesos adiabáticos se realiza el
trabajo con la energía interna del gas.
Ciclo de
Carnot
• Ciclo termodinámico que produce la
eficacia teórica máxima (asumiendo
que no hay fricción en las piezas del
motor)
• Proceso de cuatro etapas:
• Expansión isotérmica (AB).
• Expansión adiabática (DA).
• Compresión isotérmica (CD).
• Compresión adiabática (DA).
• La energía térmica se transfiere
durante las dos etapas isotérmicas.
• El ciclo de Carnot es un proceso
reversible: el sistema y su entorno
siempre están en equilibrio térmico.
Eficacia térmica
• Máxima eficacia posible del ciclo de Carnot:
• Temperaturas en K.
• Bomba de calor:
• funciona como un motor térmico pero a la inversa.
• Utiliza un trabajo de entrada para permitir la transferencia de energía térmica de un
punto más frío a otro más caliente.
Segunda ley de la termodinámica:
• La energía térmica no se puede transferir espontáneamente desde una región a una temperatura
inferior hasta otra a una temperatura superiora no ser que se haga un trabajo sobre el sistema.
• Mediante aislamiento podemos reducir la tasa de transferencia de energía pero no la podemos
detener completamente.
• Es imposible convertir en trabajo la totalidad de la energía extraída de un reservorio caliente.
Entropía
• Entropía: grado de desorden de un sistema.
• 2ª ley de la termodinámica:
En todo proceso, la entropía de cualquier sistema
aislado (o del universo en su conjunto), siempre está
en aumento.
• Es posible reducir la entropía local (de una parte
de un sistema), otra parte del sistema ganará más
entropía.
• Entropía en ascenso continuo: al cabo del tiempo,
toda la energía se habrá dispersado. Las
diferencias se habrán eliminado -> entropía en
valor máximo.
• Muerte térmica del universo.
Cálculo de los
cambios de la
entropía
• Cuando añadimos o eliminamos
una cantidad de energía térmica a
un sistema a temperatura T.
• Suponemos que se mantiene a una
temperatura constante.
• Entropía es una magnitud escalar.
Orden y desorden
• Las moléculas de un gas se mueven de forma aleatoria.
• Resultado más probable.
• El sistema se hace más desordenado.
• Las energías moleculares serán cada vez más
desordenadas y se dispersarán a medida que avance el
tiempo.
• TODO SISTEMA AISLADO DE CUALQUIER TIPO SE
DESORDENARÁ CADA VEZ MÁS.
• Todo está compuesto por partículas, átomos y moléculas.
• Orden.
Cambios de entropía
• En todos los procesos termodinámicos, la energía total siempre se conserva y la entropía siempre aumenta.
• Parte de la energía se degrada, deja de ser útil para la realización de un trabajo útil: ha sido dispersada o disipada
hacia el entorno.
5.1 CAMPOS ELÉCTRICOS. CARGA (Q)
•
Fuerzas de interacción entre partículas: atractivas y
repulsivas.
•
Unidad Culombio, C
• Protones: carga positiva +1,60 x 10-19 C
• Electrones: carga negativa - 1,60 x 10-19 C
(carga de un electrón e)
• Neutrones: neutros
• 1C carga negativa de 6,25 x 1018 electrones
LEY DE
C O N S E RVAC I Ó N
D E L A C A RG A
La carga total de un sistema aislado permanece
constante
•
Cantidad fundamental de carga: carga de los
electrones y de los protones (±1,60 x 10-19 C).
•
Carga cuantizada.
Carga y
descarga
Efectos electrostáticos:
• Intercambio de
electrones por contacto.
• en ambiente seco
• sobre objetos aislantes
• Toma de tierra
CORRIENTE
ELÉCTRICA
•
Flujo de carga
•
La electricidad puede ser
transportada y transformada.
•
CONDUCTORES
•
AISLANTES
•
SEMICONDUCTORES
Tª??
CAMPO ELÉCTRICO
Región del espacio donde una carga experimenta
una fuerza eléctrica
• Magnitud vectorial. Misma dirección y sentido que la fuerza
que actúa sobre la carga testigo positiva
• N C-1
M OV I M I E N T O D E C A RG A S E N
EL INTERIOR DE UN CAMPO
ELÉCTRICO
•
q>0, la fuerza eléctrica tendrá el mismo
signo que el campo, q se moverá en el
sentido del campo.
•
q<0, la fuerza eléctrica tendrá distinto
sentido que el campo, se moverá en
sentido contrario.
INTENSIDAD
DE
CORRIENTE
ELÉCTRICA
• Amperio (A)
• Fuerza eléctrica entre dos conductores que transportan la carga por unidad
de longitud.
• 1A= C s-1
CORRIENTE
CONTINUA
Corriente continua y corriente alterna
Sentido convencional de la corriente
https://www.areatecnologia.com/corriente-continuaalterna.htm
AMPERÍMETRO
Amperímetro ideal: resistencia 0
¿CON QUÉ RAPIDEZ
C I RC U L A L A
E L E C T R I C I DA D ?
•
En un metal por el que no circula
corriente, la velocidad aleatoria de los
electrones es del orden de 106 m s-1
•
Cuando circula corriente: velocidad
de deriva
•
Necesitamos saber el número de
electrones libres disponibles y el
diámetro del conductor
n densidad de carga: nº de electrones libres
por unidad de volumen
A área del conductor
v velocidad de deriva
q carga
DIFERENCIA DE POTENCIAL
•
Diferencia de potencial V (d.p)
•
Voltios
•
Trabajo (W) que habría que realizar sobre una unidad de carga positiva
(+1C) para desplazarla entre esos dos puntos.
Voltímetro ideal: resistencia infinita
VOLTÍMETRO
EFECTOS
ÚTILES DE LA
E L E C T R I C I DA D
EFECTO CALORÍFICO:
POR COLISIÓN DE
PARTÍCULAS
EFECTO QUÍMICO EN
ALGUNOS LÍQUIDOS Y
GASES: DESCOMPOSICIÓN
QUÍMICA
EFECTO MAGNÉTICO:
ALREDEDOR DE LA
CORRIENTE
DISIPACIÓN DE POTENCIA
RESIS TENCIA ELÉCTRICA
LEY DE OHM
REPRESENTANDO
C I RC U I TO S E L É C T R I C O S
•
Circuito serie
•
Circuito paralelo
•
Circuito mixto
LEY DE OHM
R E S I S T I V I DA D
- La resistencia también depende del material
que se utilice.
- Resistividad Ω m
RESIS TENCIAS EN SERIE Y EN PARALELO
RESISTOR
VARIABLE
RESIS TENCIA
VARIABLE
•
TERMISTOR:
o su resistencia eléctrica varía con la
temperatura.
o Semiconductores: Silicio y Germanio
o Ntc (negative temperature coefficient type):
cuando la temperatura aumenta, disminuye
la resistencia.
•
LDR (Light dependent resistors):
o Cuanto mayor es la intensidad sobre el LDR
menor es su resistencia.
R E S I S TO R
VA R I A B L E
COMO
DIVISOR DE
POTENCIAL
Es imposible reducir a cero la d. p en la
bombilla.
Se pueden obtener d. p inferiores con un
rango mayor.
Es una limitación del uso del resistor variable.
POTENCIÓMETRO
COMO DIVISOR
DE POTENCIAL
Voltaje varía desde cero hasta el valor máximo de la
pila.
• Valor máximo del voltaje: contacto deslizante en la
parte superior.
• Voltaje cero: contacto en la parte inferior.
• Contacto deslizante divide el resistor variable en
dos resistores de magnitudes variables (R1 y R2)
• R1 + R2 constante
•
PILAS
ELÉCTRICAS
https://www.edumedia-sciences.com/es/media/711-celdagalvanica
•
Nos permiten almacenar energía en
forma química.
•
Corriente continua.
•
Utiliza reacciones químicas
para transferir energía a los electrones
en movimiento en la celda.
•
Principio básico: introducir dos
metales distintos (electrodos) en una
solución conductora de electricidad
(electrolito)
•
Batería: conexión de dos o más pilas.
PILAS ELÉCTRICAS
Los procesos REDOX son procesos de
transferencia de electrones.
• La pila más sencilla consta de dos
conductores metálicos, llamados electrodos,
sumergidos en disoluciones conductoras,
llamadas electrolitos ( disoluciones de ácidos,
bases o sales), unidos entre si por un hilo
metálico.
• IMÁGEN: Consta de dos cubas, en una hay
una disolución acuosa de sulfato de cobre en
la cual está sumergida una placa de cobre
metálico y en la otra hay una disolución de
sulfato de cinc en la cual hay sumergida una
placa de cinc metálico
•
PILAS
ELÉCTRICAS
•
Lo que observa cuando realiza tal montaje es que el electrodo de cinc va
disminuyendo de peso, está desapareciendo , al mismo tiempo que
aumenta la concentración de Zn+2 en la disolución de sulfato de cinc,
mientras que el electrodo de cobre aparece un depósito rojizo de cobre
metálico, de modo que va aumentando de peso y en la disolución de
sulfato de cobre(II) disminuye la concentración de Cu+2.
•
Los electrones que pierde el cinc, los está recogiendo el cobre pasando a
través del hilo conductor, van del electrodo de cinc al de cobre. Al
electrodo que envía electrones al circuito externo se considera el polo
negativo de la pila.
•
Para que la corriente eléctrica permanezca a través del circuito, debe
mantenerse la neutralidad en ambos compartimentos. Esto se consigue
usando un PUENTE SALINO
PILAS RECARGABLES
Pilas primarias: sólo se pueden utilizar
hasta que se detienen las reacciones
químicas.
• Pilas recargables: las reacciones químicas
se pueden revertir, la pila se puede
reutilizar. Existe un límite en el número
de recargas.
• La vida útil de las baterías y el tiempo de
recarga objeto de investigación
tecnológica.
• Recarga: se hace circular una corriente en
sentido contrario.
•
CÉLULAS
FOTOVOLTÁICAS
•
Semiconductores.
•
Producción de energía eléctrica
basada en el efecto fotoeléctrico.
•
Eficiencia en torno al 25%.
CONEXIÓN DE UNA
B AT E R I A A U N
C I RC U I TO
•
Fuerza electromotriz (fem): energía
total transferida por la fuente por
unidad de carga circulante.
Energía suministrada al circuito.
• Energía transferida a la propia batería
en forma de energía interna.
•
•
Fuerza electromotriz es una
diferencia de potencial (W/q)
•
Ɛ, unidad voltio.
RESISTENCIA
INTERNA
•
Diferencia de potencial entre bornes: no equivale a
la fem
•
La d.p a través de la batería es la misma que la
suministrada al circuito: diferencia de potencial
entre bornes.
•
Cuando circula corriente eléctrica por el circuito:
d.p entre bornes < fem
Las pilas tienen resistencia
interna, r.
RESISTENCIA
INTERNA
El valor de r puede variar en
función de la intensidad de
corriente, normalmente
suponemos que es constante.
E total transferida por la pila=
d.p entre bornes + "voltios
perdidos" por r