2do.año

Programa de 2^do año de Ciencias Físicas  para la prueba escrita final

Grupos 2º1  y   2º2     Prof. María Ana Gayol

• Unidad Nº1

Ø      Estudio de las propiedades de los sistemas materiales

 ·         Macroscópica caracterización de los estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Características generales del estado plasma.

                    ·         Concepto de sistema y de ambiente.

                   ·         Clasificación de los sistemas según los criterios de:

ü      Intercambio de materia y energía con el ambiente.

ü      Número de fases.

                   ·         Propiedades extensivas e intensivas (generales y características).

                   ·         Clasificación de los cuerpos sólidos en rígidos y deformables (plásticos y elásticos). Elasticidad.

                   ·         Gráfica  de fuerza elástica en función del cambio en la longitud del resorte. Cálculo de la constante de elasticidad.

                  ·         Dilatación. Medición de temperatura. Escala Celsius y escala Kelvin. Construcción de escalas. Comparación entre el termómetro de laboratorio y el termómetro clínico.

                  ·         Conducción térmica. Materiales diatérmicos y adiabáticos.

                 ·         Conducción eléctrica. Materiales conductores y aislantes. Componentes de un circuito eléctrico. Conexión en serie, en paralelo y mixta.

                ·         Cambios de estado. Vaporización: evaporación y ebullición. Factores que influyen en la velocidad de la evaporación. Temperaturas de cambios de estado. Gráficas de temperatura en función de tiempo.

• Unidad Nº2

Ø      La energía y sus transformaciones

·         Concepto de calor. Unidades (concepto de caloría). Interpretación de etiquetas sobre la información nutricional de los alimentos.

·         Formas de propagación del calor.

·         Efectos del calor.

·         Concepto de trabajo.

·         Equilibrio térmico.

·         Calor específico.

·         Relaciones entre la masa, el calor, el calor específico y la variación de temperatura. Gráficas.

·         Transferencia, transformación y conservación de la energía.

·         Energía cinética. Ecuación de cálculo.

·         Energía solar, eólica, hidráulica, biomasa, petróleo y nuclear.

Actividad Nº11

Ejercicios de Calor

1. ¿Cuánta energía en forma de calor se le debe suministrar a 1,00g de agua líquida para que su temperatura aumente de 20,0ºC a 21,0ºC? Expresa el resultado en cal y en J.

2. Calcula cuánto calor se le debe suministrar a 20,0g de agua para que su temperatura aumente desde 15,0ºC a 28,0ºC. Expresa el resultado en cal y en J.

3. Calcula la energía (absorbida o liberada) cuando la temperatura de 100,0g de aluminio varía de 80,0ºC a 12,0ºC.

c_{e Aluminio} = 0,226cal/gºC.

4. Calcula la masa de cobre que aumenta en 20,0ºC su temperatura luego de recibir 1500cal de energía. c_{e cobre} = 0,093cal/gºC.

5. La temperatura inicial de un objeto de cobre es 40,0ºC. Luego de un tiempo su temperatura desciende a 10,0ºC. En el proceso se transfieren 1400J.

a)      ¿El objeto absorbió o liberó calor?

b)      ¿Cuál es la masa del objeto?

c_e cobre = 0,093cal/gºC.

6. Un objeto de 150g de masa de una cierta sustancia disminuye su temperatura de 50,0ºC a 10,0ºC liberando 336cal.

a)      Calcula el  calor específico de la sustancia.

b)      Indica cuál es la sustancia que compone al objeto sabiendo:

c_e platino = 0,032cal/gºC

c_e plata = 0,056cal/gºC

c_e cobre = 0,093cal/gºC.

c)      Si el objeto se parte a la mitad en otro experimento en el que se transfiere la misma energía, ¿cambia el valor del calor específico?

7. Una botella conteniendo medio litro de agua se coloca en la heladera y libera 7500cal.

a)      ¿Qué variación de temperatura experimentará?

b)      Si la temperatura inicial es 25,0ºC, calcula la temperatura final.

8. ¿Cuánta energía se requiere para que 4,00g de agua pasen desde su punto de fusión hasta su punto de ebullición, a presión normal?

Actividad Nº 10

Relación entre el calor y la masa

• Objetivo: Estudiar la relación que existe entre el calor que se le debe suministrar a distintas masas de agua para obtener iguales variaciones de temperatura.

• Materiales y Sustancias: vaso de bohemia, mechero, termómetro, probeta y agua.

• Procedimiento:

-          Colocar en el vaso de bohemia 40,0g de agua (40,0ml) y medir la temperatura inicial.

-          Encender el mechero y registrar el tiempo que transcurre para que la temperatura aumente 5ºC.

-          Repetir el procedimiento utilizando 80,0g; 120,0g y 160,0g de agua.

-          Completar:

Masa (g)	∆T(ºC)	tiempo (min)	Q (u.c.)	Q /m (u.c./g)

• Procesamiento de datos:

-          Grafica Q=f(m)

• Observaciones:

• Conclusiones:

 

Actividad  Nº 9

Relación entre el calor y la variación de temperatura

• Objetivo: Estudiar la relación existente entre el calor y la variación de temperatura que experimentan dos muestras de igual masa de agua y de glicerina.

• Materiales y Sustancias: vasos de bohemia, probetas, mechero, termómetro, agua y glicerina.

• Procedimiento (I):

-         Colocar en uno de los vasos de bohemia 60,0g de agua (60,0mL) y medir su temperatura inicial.

-         Encender el mechero, calentar durante un minuto al vaso de bohemia conteniendo agua y medir la temperatura final.

-         Repetir el procedimiento tres veces, aumentando el tiempo de calentamiento (dos, tres y cuatro minutos).

-         Completar la tabla:

Q (u.c.)	Ti (ºC)	Tf(ºC)	∆T(ºC)	Q/∆T (u.c./ºC)
1
2
3
4

• Procedimiento (II):

-         Colocar en el otro vaso de bohemia 60,0g de glicerina (47,6mL) y realizar el mismo procedimiento que con el agua.

-         Completar la tabla:

Q (u.c.)	Ti (ºC)	Tf (ºC)	∆T(ºC)	Q/∆T (u.c./ ºC)

• Procesamiento de datos:

-         Graficar Q = f (∆T) para el agua y para la glicerina utilizando el mismo par de ejes.

• Observaciones:

Actividad  Nº 8

Equilibrio térmico

·        Objetivo: Analizar la transferencia de energía en forma de calor entre dos sistemas que se encuentran en contacto y a distintas temperaturas.

·        Materiales y Sustancias: vaso de Bohemia conteniendo agua caliente, lata con arena a temperatura ambiente.

·        Procedimiento:

o       Medir la temperatura del ambiente.

o       Colocar la lata conteniendo arena dentro del vaso con agua y medir simultáneamente con dos termómetros, la temperatura del agua y de la arena.

o       Repetir las medidas anteriores cada tres minutos.

o       Completar la tabla:

Tiempo (min)	Temperatura del agua (ºC)	Temperatura de la arena (ºC)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
33
36

• Análisis de resultados: Grafica T =f(t) para el agua y para la arena utilizando el mismo par de ejes.

• Observaciones:

·        Conclusiones:

Actividad Nº 7

Ejercicios de Cambios de Estado

1. a) Realiza un bosquejo de la gráfica de calentamiento del agua desde -10ºC hasta 120ºC a presión normal.

b) Realiza un bosquejo de la gráfica de enfriamiento del agua desde 120ºC hasta -10ºC a presión normal.

c) ¿En qué estado/s físico/s se encuentra el agua a: c₁) 0ºC; c₂) 10ºC; c₃) 100ºC; C₄) 110ºC.

2. Una cierta masa de hierro (en estado sólido) fue calentada durante 30minutos desde 250ºC  hasta 1750ºC. El punto de fusión del hierro es 1538ºC. El cambio de estado comenzó a los 10minutos y duró 15 minutos.

a)      Esquematiza el proceso en una gráfica T=f(t)

b)      Indica el estado físico (o los estados físicos) del hierro en casa zona de la gráfica.

c)      ¿Cuál es el punto de solidificación del hierro? Explica.

3. Un estudiante se encuentra viajando por Bolivia y realiza el siguiente experimento: calienta agua y mide la temperatura cada 2,0min, obteniendo la siguiente tabla de valores:

T (ºC)	T (min)
25	0,0
45	2,0
65	4,0
85	6,0
90	8,0
90	10,0
90	12,0

a)      Grafica T =f(t)

b)      Determina el punto de ebullición del agua.

c)      ¿Por qué el valor determinado no coincide con el punto de ebullición normal del agua que es 100ºC?

d)      ¿Cuál es el punto de condensación del agua?

4. Una sustancia desconocida se calienta durante 60minutos. La temperatura inicial es 15ºC y la final 72ºC.

o       A los 10 minutos la sustancia comienza a fundir a 20ºC, tardando 14 minutos en el cambio de estado.

o       A los 40 minutos comienza a hervir a los 65ºC demorando 8 minutos en cambiar de estado.

a)      Grafica T =f(t)

b)      Indica el estado físico de la sustancia en cada zona.

c)      Expresa las temperaturas correspondientes a los cambios de estado utilizando la escala Kelvin.

Actividad Nº 6

Ebullición del agua

• Objetivo: Estudiar cuantitativamente el proceso de la ebullición del agua.

• Materiales y Sustancias:

-         mechero

-         termómetro

-         tela metálica

-         agua

• Procedimiento:

-         Calentar agua hasta que hierva, midiendo la temperatura cada un minuto.

-         Una vez que el agua se encuentre en ebullición, realizar cinco medidas más de temperatura.

-         Completar el siguiente cuadro:

                       

Tiempo (min)	T (ºC)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

• Análisis de resultados:

-         Grafica T =f (tiempo)

• Conclusiones:

Actividad  Nº 5

Fusión y solidificación de la naftalina

• Objetivos:

-         Estudiar cuantitativamente la fusión de la naftalina.

-         Estudiar cuantitativamente la solidificación de la naftalina.

• Materiales y Sustancias:

-         Tubo de ensayo

-         Mortero

-         Termómetro

-         Soporte universal

-         Mechero

-         Tela metálica

-         Naftalina

-         Agua

• Procedimiento para la fusión:

-         Pulverizar una muestra de naftalina en un mortero y colocarla en un tubo de ensayo.

-         Sumergir el tubo en un baño de agua a temperatura ambiente.

-         Medir la temperatura inicial de la naftalina.

-         Colocar el sistema sobre una tela metálica y comenzar el calentamiento.

-         Medir la temperatura de la naftalina cada un minuto hasta que funda totalmente.

-         Completa el siguiente cuadro:

tiempo (min)	T(ºC)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

• Procedimiento para la solidificación:

-         Apagar el mechero y retirar el recipiente con agua, dejando en el soporte solo el tubo con la naftalina en estado líquido.

-         Medir la temperatura de la naftalina a intervalos de un minuto.

-         Completar el siguiente cuadro:

tiempo (min)	T(ºC)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Análisis de resultados:

-         Construye la gráfica T = f (tiempo) para el proceso de la fusión y para el proceso de la solidificación en un mismo par de ejes.

• Conclusiones:

Actividad Nº4

Dilatación

• Objetivo: Observar la dilatación de diferentes sustancias en estado líquido.

• Materiales y Sustancias:

-          tubos de ensayo (3)

-          varillas de vidrio (3)

-          tubos perforados (3)

-          vaso de Bohemia

-          mechero

-          agua

-          alcohol azul

-          glicerina

-          agua coloreada

• Procedimiento:

-          Coloca en un tubo de ensayo alcohol azul, en otro glicerina y en otro agua coloreada.

-          Utilizando un tapón perforado, colócale una varilla de vidrio a cada tubo.

-          Marca en las varillas de vidrio la altura inicial de cada uno de los líquidos.

-          Coloca los tubos dentro de un vaso de Bohemia con agua y comienza a calentarlos.

-          Apaga el mechero y marca la altura final de cada líquido.

-          Retira los tubos del vaso de Bohemia para que se enfríen, colocándolos en una gradilla.

• Conclusiones:

1.        ¿Qué sucede con la altura del líquido en cada tubo durante el calentamiento?

2.       ¿En cuál de los líquidos se observó mayor cambio?

3.       ¿Qué sucede con las alturas de los líquidos mientras se enfrían?

4.       ¿Por qué el agua se coloreó para realizar la actividad?

5.       ¿Cómo cambiarían los resultados si se utilizaran tubos más gruesos?

6.       ¿Cuál de los líquidos es más adecuado para utilizarlo como sustancia termométrica?

7.       Resume las características esenciales que debe tener un líquido para utilizarlo como sustancia termométrica.

8.       Es muy común la utilización del mercurio como sustancia termométrica por tener las características apropiadas. Sin embargo actualmente muchos países están prohibiendo su uso. Investiga la razón de la medida adoptada.

Actividad Nº3

 Ejercicios de aplicación de la ley de Hooke

1. La constante elástica de un resorte es 30,0N/m. a) Calcula el estiramiento del resorte luego de aplicarle una fuerza de 10,0N. b) Para estirarlo 20,0cm, ¿qué fuerza debe aplicarse?

2. Un resorte tiene una constante elástica de 90,0N/m. a) Si se logra estirarlo 12,0cm, ¿cuál fue la fuerza aplicada? b) ¿cuánto logrará estirarse si se le aplica una fuerza de 18,0N?

3. Si a un resorte se le aplica una fuerza de 3,0N se le logra estirar 6,0cm. ¿Es posible que si se le aplica una fuerza de 5,0N se le logre estirar 12,0 cm? Justifica tu respuesta.

4. A partir de la siguiente tabla de valores, grafica F = f(∆L).

F(N)	∆L(cm)
0	0,0
15	3,0
30	6,0
60	12,0
120	24,0

Determina: a) La constante de elasticidad del resorte. b) El estiramiento del resorte si se le aplica una fuerza de 45,0N. c) La fuerza que se le debe aplicar al resorte para que su longitud varíe 18,0cm.

5. La longitud inicial de un resorte es 4,0cm. Luego van colocándose pesas a la vez que van midiéndose las longitudes finales del resorte. Los valores obtenidos son:

Nº de pesas	Lf (cm)
0	4,0
1	6,0
2	8,0
3	10,0
5	14,0

a)      Grafica ∆L = f (Nº de pesas)

b)      ¿Qué relación existe entre el número de pesas y el cambio en la longitud del resorte?

Actividad Nº2

Relación entre la fuerza y la deformación en un cuerpo elástico

• Objetivo: Estudiar la relación existente entre la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo elástico (resorte) y la deformación que éste experimenta.

• Materiales:

-          soporte de madera con  regla adherida

-          resorte

-          pesas de 100g

• Procedimiento:

-          Mide y anota la longitud inicial (L_i) del resorte.

-          Cuelga una pesa de 100g del extremo del resorte y mide la longitud final (L_f) del mismo.

-          Repite el procedimiento aumentando el número de pesas colgadas.

-          Calcula la variación de la longitud o estiramiento del resorte, restándole al largo final del resorte el largo inicial.

-          Completa la siguiente tabla, sabiendo que cada pesa de 100g equivale a una fuerza de 1N. En el sistema Internacional de Unidades, la unidad de la fuerza es el Newton (N). 

F (N)	Lf (cm)	∆L (cm)	∆L (m)

• Tratamiento de datos:

-          Grafica F = f(∆L)

-          Calcula los cocientes: F/∆L

·         Análisis de resultados:

·         Conclusiones:

Actividad Nº 1

Lectura

¿Es el plasma el cuarto estado de la materia?

            Cuando se habla de los estados de agregación de la materia, se piensa en sólido, líquido y gaseoso. Pero resulta que estos tres estados solo constituyen el 1% del total de la materia que, por el momento, sabemos forma el Universo. El plasma es el estado en el que se encuentra la materia que constituye los cuerpos más abundantes del Universo: las estrellas. Sin ir más lejos, el Sol, es en sí mismo, una masa gigantesca en estado de plasma.

            “Los plasmas” conducen la corriente eléctrica, característica que el hombre ha aprovechado para desarrollar diversas aplicaciones. Las lámparas o tubos fluorescentes contienen una pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte que suele ser argón. Al pasar la corriente eléctrica se forma el estado de plasma.

            Las lámparas fluorescentes presentan una eficacia energética considerablemente superior comparadas con las lámparas comunes de filamento incandescente. Los carteles de neón y las lámparas del alumbrado urbano usan un principio similar.

            Sin embargo, si algo ha hecho famoso al plasma no son ni los tubos fluorescentes ni los carteles de neón, sino los denominados televisores de plasma. Estos presentan una resolución superior a los convencionales, si bien hay que recordar que la duración de una pantalla de plasma no es indefinida (entre doce y diecisiete años).

Responde:

1. ¿Dónde se encuentra el estado plasma en mayor porcentaje?

2. ¿Qué propiedad importante tiene?

3. ¿Cuáles son sus aplicaciones actuales?