calor i energia.pdf

IF,S CARDEDEI]
fl'=E*EC
!-
---r::=I
E-/ !=---E-E-7 -r-
a
E
II
HEBergi&

IES CARDE,DEU
Crédit variable 2n ESO
SEN,ÍIN.{RI DE F1SICA I euÍlviicA
CALOR I ENERGIA
OBJECTIUS
En acabar aquest crédit l'alumnat hauria de ser capag de.
- distingir les característiques principals de les diferents fonts d'energia.
- cercar informació sobre un tema concret: el Sol.
- descriure els canüs que es produeixen en algunes situacions aplicant el principi de
conservació de I'energia.
- fer avaluacions senzilles del principi de conservació de I'energia.
- resoldre problemes o, s'usen els conceptes de poténcia, paianca i conservació de l'energia.
- distingir entre temperatura i calor.
- identificar la dilatació dels cossos a causa de la temperatura.
- transformar dades en diferents escales de temperatures.
- explicar les formes de transmissió de la calor.
- classificar eis materials com a conductors i aillants.
- identificar les energies renovables i les no renovables.
- descriure els trets essencials de les diferents fonts d'energia.
- argumentar la necessitat del reciclatge.
- exposar a1s avantatges i inconvenients de I'energia nuclear.

IES CARDEDEU
Crédit variable 2n ESO CALOR I ENERGIA
2. Quin
més.
ffi
3. Qué en saps, de la calor?
4. Qué en saps, de la temperafura?
5. Quines d'aquestes frases són correctes i quines no ho són?
a) Quan un cos augmenta de temperatura, augmenta la seva energia térmica.
b) L'aigua bullint té més calor que I'aigua freda.
c) Per augmentar la temperafura dtln cos cal donar-li calor.
sEl,ttN.Rr »E, pÍsrc.r i quÍrncr
QUE SAPS?
1. Fes una llista de cinc activitats que duguis a terme cada dia. Ordena-les comengant per la
que necessita més energia.
d'aquests aparells consumeix més energia? Ordena'ls comengant pel que en consumeix
4

IES C.{RDEDEU
SEMINARI DE FÍSICA I QUÍIVICA
CALOR I ENERGIA
6. Indica en quins dibuixos hi ha transmissió d'energia escrivint una T a I'interior del cercle.
l)')
u l
¡-'
7. Qu¿ és una font d'energia?
8. Quines fonts d'energia coneixes?

IES CARDEDEU SEIINARI DE FÍSICA I QÚ¡,{ICA
crédhvariable2nEso CALOR I ENERGIA
9. Quines fonts d'energia fas servir a casa teva?
10. Assenyala els avantatges i els inconvenients d'utilitzar com a fonts d'energia el petroli, el
vent o I'urani.
i 1. Dóna la teva opinió de manera justificada sobre les dues frases següents:
a) Quan es llevem pel matí tenim més energia que quan ens anem a dormir per la nit.
b) Ur cotxe gran que es mou a 50 kmlh té més energia que un noi en una bicicleta
corrent a 10 kmlh.
12.En tots els ponts d'acer o de formigó es deixa un espai per a la dilatació. Explica per qué.
13. Classiñca com a bons i mals conductors de la calor els materials següents:
a) coure b) üdre c) cerá,rnica
d) atumini e) llautó f) tusta
g) plástic h) aigua D aire

IES CARDEDEU
14. Cita tres usos de I'energia.
a) a nivell personal;
sElv{IN.{RI DE FÍSICA r qtÍr,Uca
b) a nivell d'escola;
c) a nivell de ciutat
15. Quin recipient reté rnés temps uns glagons de gei sense que es fonguin, un de suro o un de
metall? Raona la teva resposta.
16. Classifica aquestes fonts d'energia segons que siguin ¡enovables o no renovables.
a) carbó b) Sol c) vent
d) petroli e) salt d'aigua f) escombraries
17. Uneix cada paraula de l'esquerra amb el concepte coresponent de la dreta:
CALOR I ENERGIA
FONT D'ENERGIA
FORMA D'ENERGIA
tdrmica
química
edlica
eldctrica
vent
sol
llum
pila
gas natural
aigua
mecánica
18. Qué es dilata més, un sólid, un líquid o un gas? Raona la teva resposta.
7

IES CARDEDEU
C¡édf variable tu ESO
lu part
CALOR I EI{ERGIA
L'energia
manifesta
de maneres
rnolt diferents
ES
sErvfaNARr »r, rÍsrcat qúmca

iES C,{RDEDEU
OBJECTIUS
- Distingir les característiques principals de les diferents fonts d'energia.
- Cercar informació sobre un tema concret: el Sol.
- Descriure els canüs que es produeixen en algunes situacions aplicant el principi de
conservació de I'energia.
COI{TINGI]TS
Procediments
- observació sistemática de fenómens relacionats amb lenergia.
- Consulta de mapes.
- Recollida d'informacions de fonts bibliográfiques.
Fets, conceptes i sistemes conceptuals
- Energia calorífica.
- Energia eléctrica.
- Energia mecánica.
Actituds, yalors i normes
- Cura en I'elaboració dels treballs escrits.
- Actitud d'estalü energétic, especialment eléctric.
se¡,trfi.lRr »9, rÍstce r quÍrr,trca
9

iEs CARDEDEU sElv[N.cRi DE FiSiC,{ I QUÍMIC.A.
créditvariable2nEso CALOR I EI'i{ERGIA
AVALUACIÓ ilICIAL
1. Creus que la massa i el volum del Sol són superiors als de la Terra?
2. Creus que hi ha algun tipus d'energia que no tingui cap utilitat per a la humanitat?
3. És cert que els cossos que poden cremar-se són sempre els que proporcionen més energia?
4. Trobes alguna justificació al fet que el Sol hagi estat considerat com una divinitat en moltes
cultures antigues?
5. Per qué necessitem alimentar-nos?
6. Per qué creus que un dels principals problemes de la nostra societat és 1a recerca de noves
fonts d'energia?
7 . Per qué s'insisteix tant en la gran necessitat que hi ha d'estalviar energia?
10

iES C..RDEDEU
1. Introducció.
L'energia está implicada
paraula energia la fem servir en
definició precisa de I'energia.
sEtv{IN.{RI OE ¡iStCr I qUÍivttCe
CALOR I EIERGIA
en tots els fets i els canvis que passen en el ncstre entorn. La
el nostre llenguatge quotidi4 peró, tot i així, és dificil fer una
Una de les dificultats és que l'energia se'ns presenta de maneres molt variades. energia
eléctrica, energia térmica, energia lluminosa, etc.
La major part de ies energies que utilitzem es deuen a I'existéncia del Sol. No té res
d'estrany, per tant, que moltes cultures hagin adorat o adorin aquest astre com una divinitat.
En aquesta part del crédit coneixerem els diferents tipus d'energia existents i les seves
característiques més importants.
2, L'energia ens envolta.
Quan els nens corren, salten i s'enfilen es diu que estan plens d'energia. Aquestes són
algunes de les actiütaSque pots fer si tens energia. Peró, d'on aconsegueixes aquesta energia?
Tots sabem que per poder estar actius necessitem alimentar-nos. De la mateixa manera que els
cotxes necessiten benzina per poder funcionar, nosaltres necessitem els aliments, dels quals
obtenim i'energia necessária per üure.
L'energia és essencial per a la vida i per a totes les nostres activitats. Així, mitjangant
I'energia els cotxes es mouen, els electrodoméstics funcionen, els aliments es couen, les
fábriques funcionerq etc. La nostra manera de üure depén dtln bon subministrament d'energia.
Necessitem energia per:
. mantenir calent ei nostre cos i fer activitats.
. escalfar les cases, les escoles i les fábriques.
. fer funcionar les máquines i els vehicles-
Per tant, poden dir que l'energia és tot alld que fa que les coses es moguin, funcionin
o s'escalfin.
i1

IES CARDF,DEU SE,{T¡iARI DE FÍSICA I QLifIC.
Crédit variable 2n ESO CALOR I EIYERGLA
Q-1 Observa acuradament la figura i enumera cinc activitats mostrades que requereixen l'ús
d'energia.
Q-2 L'expressió
sembla que
justifiqui.
"l'energia és una cosa molt.familiar en la nostra vida,
pot ser acceptada per toihom. Refleiona-hi i fes una
en lq socieÍal actttal",
breu redacció que ho
L2

IES CARDL,DET.]
SE{IN,{RI DII F1SICA I QTJÍI,{ICA
CALOR I ENERGIA
A mesura que la humanitat ha adquirit més i millors coneixements científics i técnics,
I'energia ha estat utilitzada de maneres molt diverses per augmentar el benestar de les
per§ones.
Podem considerar I'energia com una mena de capital acumulat que tenen tots els
cossos d'una manera o altrai que deixen anar o obsorbeixen cada cop que participen en una
accié determinada. L'energia, en aquest sentit, seria alld que capacita el cos que la posseeix
per realitzar alguna cosa. Aquesta definició, que a primer cop d'ull pot semblar molt simple,
encaixa perfectament amb la majoria dels fendmens energétics que veurem al llarg del crédit.
L'energia és, com veurem, un pilar básic del desenvolupament de la societat.
Q-3 Llegeix atentament aquest text i després elabora un esquema indicant quina energia
primária s'ha fet servir en cadascuna de les etapes de la Histdria.
L'ENERGIA A LA HISTÓRIA
La história demostra que la utilització preferencial de les distintes energies primdries
per la societst no ha snat al mateix temps que el seu descobriment científic. Exceptuant
l'electricitqt i l'energia mtclear, la resta d'energies primdries van ser conegudes des de
sernpre per l'home. EI petroli, tal i com es veu al Génesis i a l'Exode, ja era conegut
pels bedaíns del Sinoí i fins 2000 anys després no vdl trobsr sinó anecdÓtiques
utilitzacians com a aplicacions medicinals o en il'luminació. Les tarxes ardents dels
pous de gas natural de les estepes de l'Ásia Central figuren entre les curiositats de les
narracions de Marco Polo. L'Europa medieval va alternar la pemiria energética amb
el coneixement dels jaciments de carbé, que no varen comenqar a explotar-se fins 500
anys després. El principi de la mdquina de vapor va ser un descobriment realitzat en
Franga, el 1697, per Papín, perd no va tenir transcendéncia económicafins mig segle
després, el 1765, a mans de Watt, a I'Anglatena de ls Revolució Indr¿stridl. Al
capdavall, són els condicionaments socials els que mnb més clqredat determinen les
circumstdncies que potencien utut o un oltra energia primaria. In histdria de l'energia
es correspon millor smb les estructures socioeconómiques de la Humanitat que otnb la
história de ls de scobriments científi cs.
. MÓN ANTIC
EI món antic, des d'Egipte fins el finat de t'Imperi Romd, va estar sustentat, des del
punt de vista energétic, sobre l'energia animal: la de {ésser bumd i la de diferents
animals de cdrrega i tir. I aixó malgrat que ja eren coneguts tant la roda hidrdulica
com els molins de vent. Les obres públiques que encara avui en dia són aúnirades per
la seva envergadura es varen construir per dcumulació d'energia humana, amb
tecnologies tan senzilles com la palanca, la politia i el pla inclinat.
. EDAT MITJA}IA I RENADGMENT
U '
Amb I'enfonsament de l'Imperi Romd, que fins llavors garantia la disponibilitat dels
exercits d'esclaus, es va produir la primera crisi energética que registra la História.
(Jna estructura socioeconómica que havia tingut una dimensió universal -el món
mediterroni- va esclatar en nombrosos i mimiscals grups locals de població,
condemnats a sobreviure en una miséria autosuficient i que no anibwen a tenir els
13

SEMINARI DE FÍSICAI QTÍMCA
IES CARDEDEU
Crédit rariable 2n ESO CALOR I EiliERGIA
braqos necessaris per a constituir un excedent energ¿tic' Infusta eS va convertir en el
maíerial fonamental per uns construcció que no necessités d'una gran aportació de
forga de treball.
Ltenergia primaria que vG agafar el relleu va ser ta hidrdutica, amb la roda i el moli
d,aigua com a principals iánvert¡dors. Al padró de Guillem el Conqueridor, el
Doñesday Book^de 1A85, es comprova la existéncia en Anglaterrq d'un molí d'aigua
per cada 200 - 400 habrtants. At t 180, a Normandia, ia existien molins de vent que al
'llarg
del segle .ill es vqren difondre per Europa com una nova tecnologia energitica
porlada pul, ,ruuots des d'Orient. En 'El Quiiote' els únics ingenis energéfics que es
citen són els molins drqers {energia hidrdulica), el "horrisono ftagor" dels quals va
atemorir a Sancho, i les molins de vent (energia eólica), que varen servir per mesurar
el coratge del seu senYor.
L'Europa de l'Edat Mitjrna, i en menor grau la del Renaixentent, pregava en catedrals
de peára peró vivia ei estructures de fusta, treballava amb eines de fusta i produia
amb energies hidrdulica i eólica-

. REVOLUCIÓ INDUSTRIAL
A finats del segle xryil, es varen produir a Anglaterra algunes circumstdncies
estructurals (revolució agrdria, md d'obra barata, extensió de la xatxa viaria'
innovacions tecnoló§qrrl ,n la indústria téxtil) que varen §uposar el naixement del
sistema capitalista."Nimés feia faka, donat que l'energia hidrdulica era insuficient,
una energia capaq d'alimentar aquest nou sistema productiu.
Va tenir lloc el cantti d'energia primaria 4e la hidrdulica a la del carbó- grdcies al
nou conyertidor d'energta posat en ioc: Ia mdquina de vapor. Aquesta mdqlina va fer
possible que la ¡ndústrla fixtil s'instat'tés at lloc que convingués per raons de-mercat o
'de
dfspoiibilitat de forqa de treball. Va tenir lloc, aixi mateix, una revolucionaria
innovació en els t *tpártt, la locomotora de Stephenson el t8li i el vaixell de vapor
ie Futton el 1g07. L'ixit del nou sistema económic, representat pel capitalisme liberal,
impticd un fort creixement en la demanda de ferro. A partir de finals del segle XVIII,
Europa va comenqar a convertir'se en un món de ferro, arribant al segle XX a
¡ntridu¡r les grani bigues en la construcció d'edificis (torre Eiffel, 1889). Entre 1750 i
Ig50 la prolucció de les foneries angle,ses es va multiplicar per 100. Aquestq elevada
demanda de ferro va cindicionsr l'elecció det carbó com c energia primdria de la
industrialitmció. Com a conseqüéncia d'aixó, la producció d'hulla a Europa es vct
duplicar cado 20 anys aproximadatnent.
. UÓN MODERN
*
El període entre les guerres mundials, época d'indubtables crisis en totes les
estrictures socials, des rle les econÓmiques fins les ideotdgigues, es cotTespon amb el
següent canvi observat a la história de l'energia: el petroli substitueix aI carbó com a
*áro, energétic d'Eura¡n i, en general, del mÓn. Com a erylicoeió d'aquesta rapida
substitució es pot asseiyalar, sense cap dubte, la revolució introútida en els transports
pel motor a,ixptosiA de benzins. que vo permetre el deserwhrpament de I'automóbil
-des
del 1885 i de l'aviació des del 1903.
t4

IESCARDEDEU
SEMINARI DE FÍSICAI QUÍMCA
CALOR I ENERGIA
El petroli era un instrument actremadnment adequat per l'aguditmció de les
carscterístiques del sistema capitalista. La clara separació geogrdfico de les zones de
produccié i consum, juntament amb la concentració empresarial en ambdues, oferien
unes condicions de monopoli molt aptes per la mmiminitmcié de beneficis.
. MÓN EN CRISI
Conegudes les reserves de petroli i el ritme dp consum assalit, era previsible que a la
segona meitqt del segle XX hauiia de plantejar-se la seva substitució per altra
alternativa energética, encara Ete mantenint les estructures socioeconómiques i
polítiques per les que el petroli va ser un instrument molt adient. Aguesta alternativa
no podia ser una altra que l'energia mtcleqr convertible en electricitat. En aquest cas,
es contcvd no només amb el control de les matéries primeres - els jaciments d'urani-
sinó també amb unfeni monopoli d'Estat derivat de I'origen i vinculacions militars de
l'energia mtclesr- de lo tecnologia. Aixd va proporcionar als detentors de la tecnologia
mtclear l'ocasió d'aconseguir grans beneficis mi$angant una estratégia de substitució
dels combustibles eonvencianals -carbó i, sobre tot, petroli- per l'urani.
Peró hi hq indicis que permeten pensor que aquesta pot arribar a ser utut substiÍució
avortsda. Trenta anys d'intensa, costosa i generalitzada camparrya de promoció de
l'energia nuclear no han aconsegait més que petits avengos per als seus promotors. En
aquests momenfq només el 25% de l'electricitat consumido a Eurapa procedeix de
reactors mtclears. Un cop més en la histdria, els dubtes sobre temes energétics surten
ql mateix temps que els dubtes sobre l'estructura de la societat.
L'energia nuclear afavoreix la proffiració d'armament mtclear i de grans accidents
que, després dels de Three Miles Island, el 1979 als EE.UU. ¡ de Chernobil, el 1986 a
I'antiga U.,R.§.§., han deixat de ser hipotétics. A més, perqué les actuals reserves
d'urqni no siguin encora més escasses que les de petroli, no hi ha més remei que
canvior de tecnolo§a nuclear, passwtt als reactors afiomenats rdpids, amb els que els
riscos de proliferació i de gravetat d'accidents arriben a uns límits que poden ser
económicament i socislment inacceptables. Al mateix temps, a Eurapa s'está
qüesfionant els arrels de les estructures socioeconómiques des de les que es varen
dissenyar les polítiques energétiques vigents en temes com ara l'exhauriment dels
recursos naturals, el deteriorament de manera irreversible del medi ambient o les
relacions amb el tercer món.
i
La história de l'energia a Europa aeonsella no per*e mai de vista Ere no poden ser
només arguments tecnoló§cs els que presideixin les decisions, perEÉ per ser tan
intenses les interrelqcions entre energia i model de la societat, és precís que es
produeixi un ampli debot ciutadi.
@stret de "L'energia enEuropa", de C. DAVILA).
,
I
I
.,
I
l5

IES CARDEDEU
Crdit variable 2n ESO
SEMINART DE rÍSrCal QUÍlACe
CALOR I ENERGIA
>.
b
,éf n 16

IESCARDEDEU
SEMINARI DE FfSrCa I qUÍlOCe
CALOR I ENERGIA
Q-4 No cal anar molts segles endarrera per constatar les enormes diferéncies, des del punt de
vista de la utilització dels diferents tipus d'energia, entre la nostra situació i la dels
nostres avantpassats. Analitza aquest fet i enumera aquestes diferéncies en els diversos
ámbits de I'actiütat social (transports, indústries, il'luminació dels calTers, espectacles,
aparells d'ús doméstic, etc.) entre el moment actual i cent anys endarrera.
3. L'energia solar"
L'energia solar és l'energia que la Terra rep del So1, la qual, com a conseqüéncia de
reaccions termonuclears, s'origina en les capes solars més profundes. Aquesta energia és, de
fet, l'origen, després de moltes transformacions, de quasi totes les formes d'energia disponibles
actualment. Aquestes formes d'energia no serien possibles sense I'existéncia del So1.
Q-5 Consulta en una enciclopédia les dades
relatives a les masses i els volums del Sol i
de la Terra i la distancia que els separa.
Anota el resultat de la teva recerca.
L'acció directa del Sol sobre la Terra va angsnaÍ,p* *r:U d'un procés molt complex
que va durar milions d'anys, la formació de les fonts d'energies fossils (llenyq carbó, petroli,
gas naturaf etc.) que fan possible la producció de la gran quantitat d'energia que consumim
cada dia. Se¡se el So1, el paisatge terrestre seria fosc, fred i desolat; tot i tots depenem de la
calor i de la llum que ens envia.
Radiació electromagnética
Difusió rad¡ativa
Protuberáncies,
AI 1 iberantent
d'energia
nuclear Fotosfera Cromosfera
Zana de
radiació
77

IEs cARDEDEU SEMTNARIDEFÍstcatquimca
créditvari¿ble2nESo CALOR I ENERGIA
El nostre planeta rep al voltant de la meitat d'una milmilionésima part de I'energia que,
en un temps determinat, produeix el Sol. Tot i que aquesta proporció sigui petit4 es calcula
que el Sol ens enüa en uns22 minuts I'equivalent a tot el consum mundial d'energia d'un any.
A-1 r Observa el moviment aparent del Sol al ilarg d'un dia. Fes un esquema d'aquesta
trajectdria per damunt de I'horitzó (indica alguns punts de referéncia).
o Clava un pal sobre una fusta i posa'l al paü o al jardí. Observa el canü en la llargada i
en la direcció de I'ombra. Anota les tqves observacions.
o Esbrina la manera de trobar la direcció sud mitjangant aquest senzill instrument,
anomenat gnómon.
Q-6 Lectura"El Sol,font de la major part de les energies".
El Sol és un estel de dimensions relativament petites, malgrat que el seu didmetre sigui
unes 109 vegadesnmés gran que el de la Terra i que Ia seva mqssa -formada per
hidrogen (81,7 %o), heli (18,2 %o) i altres elements (0,1 %o)- sigui unes 334000 vegades
la del nostre planeta.
Fins fa només uns 400 arqts, la humanitat creia que Ia Terra era el centre de l'univers i
que, per tant, tots els estels i et Sot §raven entorn d'ella. Des de Galileu (1564-1642)
sabem que aixó no és cert, que la Terra gira al vohant del Sol i Ere cada volta té tma
durada aproximada de 365 die:s.

IES CARDEDEU
Credfvariable2nEso CALOR I ENERGIA
SEMINARI DE FÍSICA I QUÍMCA
Aquesta teoria, anomenada heliocéntrica. xoccma, doncs, frontalment amb el que
tothom creia, i especialment amb les doctrines religioses, raó per la qual va ser
condemnada per I'Església, i Gqlileu va haver de camparéixer dsvant el tribanal de Ia
Inquisició l'atzy 1633, el qual el va obligw a abjurar de les seves afirmacions quant al
fet de la transÍació de la Terra al voltant del SoI.
El sistema solar estdformat pet Sat i tots els planetes (Mercuri, Vemts, la Terra, Mart,
Júpiter, Saturn, Urd, Neptú i Plytó), arnb els seus satél'lits. que giren de farma
periddica al voltant del Sol, la massa del qual representa el 99,9 % de la massa totql
del sistema solar. El volum del Sol és també molt gran, ja que en el seu interior hi
cqbrien més d'un milió de planetes com la Terra- . ,
El Sol va ser adorat com una divinitat tant pels egipcis (Ra i Aton), com pels grecs i els
rofficms (Hélios, Febus, Apol'lo), els perses (Mitra), els japonesos (Amaterasu), els
hindús (Surya), els asteques Qluitzilopochtli), els inques (Inti), els celtes, els maies, els
germdnics...
En l'interior del Sol, en tmes condicions de temperatara molt elevads, a l'entorn de 15 .
106 K, cado segon es transformen uns cinc milions de tanes de la sevq massa
incandescent d'hi*ogen, que, per mitjd de xrccessives reaccions nuclears de fusió.
alliberen ufiir enoftne quantitat d'ener§a. Aquesta energia, transferida mitjanqaii{io'
radiació solor, arriba a la Tena enforma dones electromasn¿tiques.
La massa del Sol és tan gran {fte, malgrat aEtesta enoftne pérdua d'hidragen per
segon, es calcula que la seva "vida" pot saperw els 8000 milions d'anqls, una dada
.forgo tranquil'litzadora si tenim en compte que l'edat actual del sistema solar és d'uns
4600 milions d'anys i que la civilització human4 des de les qiltures més remotes, no
arriba ni tan sols als cinc mil wtys, al voltant d'un milió de vegades menys que el
planeta onvivim.
¡ Busca al diccionari el significat de les paraules subratllades al text.
19
1

IESCARDEDEU
Credit r¡ariable 2n ESO
o Comenta aquesta lectura.
SEMTNART oe rlsrcar qtflace
CATOR I ENERGIA
o Busca les principals característiques fisiques (distáncia mitjana al Sol, durada del seu
any, durada del seu dia, massa i volum) del planetes del sistema solar.
Distáncia al Sol Durada any Durada dia Massa Volum
Mercuri
Venus
Terra
Mart
Júpiter
Saturn
Urá
Neptu
Plutó
¡ Compara aquestes dades amb les coresponents del Sol i de la Terra.
lfr
,¡

IES CARDi-,DEI]
Crédit variablc 2n E,So
SL,fIN,RI DE FÍSIC,. I QI,ÍÍICA
CALOR I INERGIA
4. L'energia térmica.
L'energia térmica és un tipus d'energia que, amb un rendiment generalment baix, pot
transformar-se en altres formes d'energia. Així, per exemple, la transformació eficient de
I'energia térmica en energia mecánica mitjangant la máquina de vapor va fer possible un potent
desenvolupament de I'activitat de les indústries i del transport que es va iniciar, en molts paisos
europeus, al final del segle XVIil, i que va constituir I'anomenada Revolució Industrial. La
invenció posterior dels motors térmics (motors d'explosió, motors Diesel, turbines de vapor i
turbines de gas) ha fet possible el desenvolupament industrial de la societat actual.
Q-7 Explica algunes de les aplicacions de I'energia térmica en els diferents ámbits de I'activitat
econdmica i social (habitatge, transports, indústria, etc.).
Una aportació continuada d'energia térmica a un cos pot provocar-li diversos fenómens
fisics, com per exemple un augment de la seva temperatura o un canü üsible del seu estat fisic
(sdlid, líquid o gas). L'energia térmica es pot transferir en forma de treball (motors i turbines)
o en forma de calor (combustibles).
Q-E Es pot comprovar que després de moldre el café, aquest está calent. Explica aquest fet
des d'un punt de vista energétic.

Q-9 Quan una persona frega I'esquena d'una altra per fer-li passar el fred, com li transfereix
I'energia, en forma de calor o de treball? Raona la teva resposta.
2l

IES C.{RI)F,DI.,T;
Crédit vari¿ble 2n ESO
SEMINARI DE FÍSICAI QTÍMICA
CALOR I ENERGIA
5. L'energia mecánica,
L'energia mecinica és un tipus d'energia que s'obté, en general, per mitjá de motors
térmica que funcionen amb combustibles diversos, o per mitjá de motors eléctrics.
Aquest tipus d'energia es presenta en dues formes: energia cinética, o energia que té un
cos quan es mou (un cotxe, el vent, un vaixell, etc.), i energia potencial, que és I'energia que té
un cos quan és elevat a una certa altura per damunt de la seva posició inicial (energia potencial
gravitatdria), o quan, com en el cas dels cossos elástics, la seva forma inicial es defbrma
(energia potencial elástica). Un exemple d'aquest darrer cas és I'energia "acumulada" que té un
arc tibat o, també, la d'un ressort comprimit o estirat.
L'energia cinética d'un cos augmenta a mesura que augmenta la seva velocitat, i en el
cas de I'energia potencial graütatóri4 augmenta a mesura que el cos s'eleva per damunt de la
seva posició inicial.
Q-10 Indica la manera com varia, al llarg de la trajectória, el valor de I'energia potencial
graütatória i el de l'energia cinetica.
Q-l1 Indica quins dels cossos següents tenen energia elástica:
- una molla comprimida.
- una pedra llangada a gran velocitat.
- un globus inflat.
- I'aigua d'un embassament.
Q-12 Quina classe d'energia té una maó que es troba damunt d'una taula?
22

IES CARDEDEU SE}V{I-.{RI DE FÍSICA I QúMICA
créditvariable2nEso CALOR I ENERGIA
Q-13 Indica, tot raonant la teva resposta, quina afirmació d'aquestes és certa.
a) quan un cos es mou té energia cinética i, per tant, no pot augmentar ni disminuir la
seva energia potencial gravitatória.
b) quan un cos es mou té energia cinética, peró també pot augmentar i disminuir la seva
energia potencial gravitatória.
A-Z Amb el muntatge experimental d'un péndol pots comprovar que l'energia potencial
gravitatória i I'energia cinética poden transformar-se directament I'una en I'altra. Per
fer-ho necessitarás el material següent.
- un fil d'uns 60 cm de longitud.
- un cos d'uns 100 g que es pugui lligar en un dels extrems del fi1.
- un punt per penjar el fil amb el cos, de manera que el sistema pugui oscil'lar
lliurement, per exemple, un suport que porti una vareta enganxada mitjangant
una nou.
J Posa en moviment el sistema. Observa el que passa i anota-ho.
/ Troba una efplicació al fet que les oscil'lacions vagin perdent amplitud fins a arribar al
repós.
/ Fes un esquema del muntatge experimental.

IES C.A,RDEDEII
Crédi1 variable 2n ESO
6. L'energia eléctrica.
sENIrN..Rr »¿ rÍslce t c2trÍltrc.r
CALOR I ENERGIA
L'energia eléctrica és una de les energies més utilitzades en la nostra societat. Com
veurem més endavant, es produeix en les centrals eldctriques, les quals, segons com funcionin,
utilitzen combustibles d'origen fóssil, energia solar, energia eólica o energia hidráulica.
t'energia eléctrica es caracteritza per la gran facilitat de conversió en altres formes
útils d'energia. Així, per exemple, pot transformar-se en energia térmica (estufes), en energia
lluminosa (bombetes) o en energia mecánica (motors eléctrics).
Un aspecte que, des del punt de vista del subministrament, cal tenir en compte és que
I'energia eléctrica és molt dificil d'emmagatzemar (pensa en les dificultats técniques que, per
aquest motiu, presenta la producció massiva de cotxes eléctrics). Cal, per tant, ajustar
constantment la producció d'energia eléctrica ala demanda variable dels consumidors. D'altra
banda, és necessari tenir en compte, també, que la producció d'energia eléctrica ha de cobrir la
demanda máxima (hores punta) que pot produir-se en determinades époques de I'any (per
exemple, en l'época hivernal). L'ajustament de la producció al consum es fa mitjangant
automatismes específi cs.
Q-14 Comenta com seria la nostra societat si la humanitat no hagués trobat la manera de
produir energia eléctrica en gran quantitat.
Q-15 Assenyala tots els aparells que no podries fer funcionar o les actiütats que no podries
fer, al llarg d'un dia qualsevol de la teva vida, en el cas que no hi hagués energia
eléctrica.
Q-16 Investiga si avui en dia hi ha, encara, alguns pobles o parsos que üuen sense utilitzar
I'energia eléctrica i les seves aplicacions.
24

IES C.RDEDEU
SEIINARI DE FiSICA I QIIiIvtrC.
CALOR I ENERGTA
Q-17 Esbrina qu¿ vol dir I'expressió "combustibles d'origen fóssil", i assenyala la importáncia
que tenen per a la producció d'energia eléctrica.
Q-18 Accionar un interruptor per tenir llum és una activitat prácticament inconscient.
Comenta els canüs espectaculars que es produirien en tots els i¡mbits de la vostra vida
indiüdual, familiar i social, si, a conseqüéncia d'una avaria a les centrals eléctriques,
no es pogués disposar d'energia eléctrica durant una setmana a casa teva, a la població
on vius i a tot Catalunya.
A-3 Anota el consum diari d'energia eléctrica a casa teva durant set dies. El primer que has de
fer és localitzar el comptador eléctric i després, sobretot, fer la lectura cada dia a la
mateixa hora. Observa que el consum es mesura en una unitat indicada per mitjá del
símbol kWh, que es llegeix quilovat per hora. Pot aproximar-te d'una manera práctica al
seu signiñcat si tens en compte que I kWh equival al consum eléctric de 10 bombetes de
100 W durant una hora.
Per anotar els resultats de les teves lectures fes servir la taula següent:
Dia Lectura (klYh) Consum (k!Yh)
0
I
2
J
4
5
6
7
25

iES CARDEDEU SEIVÍINARI DE FÍSICA I QLTÍ{ICA
Créditvariable2nEso CALOR I ENERGIA
Un cop fetes les lectures, calcula:
a) el consum eléctric mitjá al llarg d'aquest període.
b;1t pe.."ntatge diari del consum eléctric sobre el total de set dies.
c) la despesa mitjana diária (en pessetes) per consum eléctric. Per fer-ho haurás de
consultar el rebut de la llum per saber el preu del kWh facturat per la companya que
et fa el subministrament eléctric.
d) dibuixa un gráfic per representar I'evolució diaria de la despesa en pessetes i un altre
per representar el consum energétic en kWh, d'acord amb les dades obtingudes
anteriorment.
26

IES CARDEDEU
SEIVIIN,{RI DE FÍSICA I QT,:Í'flC,C.
CALOR I INERGIA
Q-19 Tots els cossos, quan es cremen, emeten llum i calor i, finalment, es degraden i acaben
apagant-se. Troba una explicació al fet que les bombetes puguin "cremar" i, per tant,
emetre llum i escalfor sense que es fonguin rápidament. Recerca el nom de l'inventor
que va trobar aplicacions práctiques a aquest tipus d'il'luminació. Fes un resum breu de
la seva bibliografia.
7. L'energia nuclear.
L'energia nuclear és un tipus d'energia produida per determinades reaccions que
donen lloc al trencament dels nuclis d'elements pesants com ara I'urani (energia de fissió) o a la
unió de nuclis d'elements lleugers com ara I'hidrogen (energia de fusió).
L'energia nuclear de fissió s'utilitza per obtenir energia eléctrica en les anomenades
centrals nuclears o per alliberar immenses quantitats de calor i de radiacions, com en el cas de
les bombes nuclears.
L'energia nuclear de fusió, en canvi, només pot tenir lloc quan les reaccions nuclears es
realitzen a temperatures molt elevades que, en la majoria dels casos, superen llargament el
milió de gfaus.
Aquest fet limita enorrnement les possibilitats d'utilitzar la fusió nuclear per a I'obtenció
industrial, per exemple, d'energia eléctrica. Cal assenyalar que tota I'energia solar s'origina en
reaccions nuclears de fusió que tenen lloc en I'interior del Sol.
27

IES C;RDEDEU
SEI,{INARI DE FÍSICA I QUÍNIICA
CALOR I ENERGIA
I
| rueuvó
I
¿
del procés
de fissró)
I
a
I
del procés
de fissió)
/r
,?
Neutrons
rápids
I
,
Fragment
de fissió
Fragment
de flssió
a-r:*1"
r/(D'}
/
¡{,u."0"
Q/"','',,,',
a
Neutró (n)
! protó ! neutró
Q-20 La producció d'energia nuclear est¿ íntimament relacionada amb I'estructura interna dels
nuclis d'alguns elements, tant en el cas dels processos de fissió (urani) com en els de
fusió (hidrogen). Fes una petita investigació sobre I'estructura general dels átoms i
identifica el significat de les paraules següents: nucli, nucleons, protó, electró, isótop,
drbites, núclid.
28
lents
t
Esqrrema d'una ¡eaccló aucleat de
frs:ei6 d, cdena-
t Eeewmúetarcaefiry$ , ),
CgqW W r- t@wv ú'-'s ., ..-
, ., ,
,.' &ÍrÉió- ,
, , .. ,-,; ,' .. ,

IES CARDEDEU
SE,TT¡JARI DE FÍSICA I QUÍ]ÍICA
CALOR I ENERGIA
Q-21 Dibuixa l'estructura de l'átom d'hidrogen i dels seus dos isótops, el deuteri i el triti.
Q-22 L'energia nuclear de fissió és una energia relativament moderna. Es tracta d'un tipus
d'energia que, alliberada de forma incontrolada, produeix efectes devastadors, com va
demostrat la destrucció d'Hiroshima per una bomba basada en aquest fenomen; peró,
en canvi, utilitzada sota control, pot oferir aplicacions útils per a la humanitat.
Investiga sobre la história d'aquesta energia, de les seves aplicacions principals i de les
precaucions que cal observar en el seu ús i fes una redacció, d'unes dues-centes
paraules amb els resultats de la teva recerca.
29

iES CARDEDET]
SENTIN.{RI DE FÍSICA i QL]ÍÍICA
CALOR I EIiERGTA
Q-23 L'urani natural és una mescla de tres isótops radioactius, els quals es presenten en les
proporcions següents: 238 U -+ 99,28 oA; 235 U -+ 0,77 Yo; 234 U + 0,01 o/o.
Sabent que els jaciments de mineral d'urani tenen una proporció d'urani pur de l'1 0/00,
calcula la quantitat de mineral que caldrá extreure per obtenir 150 g d'urani 235 ila
quantitat de mineral radioactiu que quedará inutilitzat enla zona d'explotació.
Calcula quantes tones de mineral caldrá extreure per obtenir 25 kg d'urani pur.
Q-24 L'urani és present en nombrosos minerals i, en una proporció molt petita, en I'aigua del
mar. Se'l troba formant part de roques molt diverses en jaciments distribuils per molts
paisos. Investiga si Espanya és un país amb reserves importants d'urani i quins són els
cinc primers paisos del món productors d'aquest element.
8. L'energia del vent, del mar, dels rius i de Ia Terra.
El vent s'origina com a conseqüéncia del diferent escalfament de les diverses zones de
la Terra, fet que dóna lloc a gfans diferéncies de pressió i, per tant, a una intensa circulació
d'aire des de les zones d'altes pressions a les de baixes pressions. L'energia del vent,
anomenada també eólica, pot transforrnar-se en energia mecánica per moure, per exemple, les
embarcacions de vela.
L'acció combinada de I'atracció graütatória del Sol i de la Lluna origina" sobre les
aigües dels oceans, moviments periódics de pujada i baixada del seu nivell, anomenats marees.
Aquest fenomen natural pot utilitzar-se, quan el desnivell de les aigües entre la marea alta i la
30

IES CARDEDELI
SEMhIARI DE FfSICA I QUÍtvfICA
producció d'energia eléctrica
baixa és prou elevat, per accionar sistemes mecánics de
mitjangant aquest tipus d'energia, anomenada mareomotriu.
L'energio de les morees
es pot oprofitor per produir
eleclricitot.
Q-25 Explica la formació de les marees i documenta't sobre les platges del litoral espanyol
que presentin aquest fenomen. Situa-les en un mapa d'Espanya.
mor
obert
dic
-11..
3t

IES CARDEDEU
sE¡lftN,Rr DE, FÍSrC.A. r QUÍNíIC.C.
CALOR I ENERGIA
L'aigua dels rius pot ser retinguda en els embassaments, a una altura prou elevada, en
forma d'energia hidráulica (de fet, és un tipus d'energia potencial o de posició). Aquesta
energia, quan es deixa anar I'aigua lliurement, es pot utllitzar de manera útil, entre altres
aplicacions, per moure sistemes mecánics de generació d'energia eléctrica.
Q-26 Explica el significat de la paraula embasament relacionant-lo amb I'energia hidráulica.
assenyala, sobre un mapa de Catalunya, els principals embassaments i les conques
hidráuliques on estan situats.
t
!rl
)-------_r,
L'energia térmica que es troba a I'interior de la Terra, anomenada energia geotérmica,
té el seu origen en la desintegració radioactiva de determinats elements o en la preséncia de
bosses de la va o de dipdsits de magma. L'existéncia d'aigua o vapor d'aigua en les zones
d'energia geotérmica és imprescindibles per a I'extracció d'aquest tipus d'energia i el seu ús
posterior, per exemple, com a calefacció.
Q-27 Assenyala, sobre el mapa de Catalunya, els pobles o ciutats que tenen aigües termals i
esmenta les principals aplicacions.

IES C,{IIDEDELT SEÍIN¡UII DE FiSIC, I OL'ifIC,
QUÉ HAS APRÉS?
Nom .. Grup ..........
1. Llegeix amb atenció les frases següents i justifica, en cada cas, si és cert o no el que
afirmen:
a) Totes les energies que utilitzem tenen I'origen en I'existéncia del Sol.
b) L'energia eléctrica és una energia fabricada per I'home i, per tant, no té I'origen en el Sol.
c) Els cossos que tenen més energia són aquells que poden cremar-se amb més facilitat.
d) Hi ha una energia freda que fa possible refredar els aliments que es posen dins d'un
frigorífic.
e) Un cos que té energia cinética no pot augmentar la seva energia potencial gravitatória.
0 En el mercat hi ha aparells que permeten transformar I'energia eléctrica en altres tipus
d'energia.
g) L'única diferéncia entre una reacció nuclear de fusió i una de fissió és la diferent
quantitat d'energia que es pot obtenir.
h) La combinació de l'energia potencial i l'energia cinética fa possible produir energia
eldctrica.

iES C-{RDEDETJ SDN{iNARI DE FiSIC, I OI iI]C,{
i) L'energia eólica i I'energia mareomotriu no tenen cap aplicació útil.
j) La producció d'energia nuclear va associada a processos radioactius dels quals cal
protegir-se.
k) Les fonts d'aigües termals no tenen cap relació amb I'energia térmica de f interior de la
Terra (energia geotérmica).
(4 punts)
2. Tenint en compte que l'urani natural és una mescla de tres isotops radioactius, els quals es
presenten enles proporcions següents: 238 U -+ 99,28oA, 235U -+ 0,71o4; 234U ->
0,01oA i sabent que els jaciments de mineral d'urani tenen una proporció d'urani pur de l'1
o/oo,
calcula la quantitat d'urani natural necessária per obtenir 150 g d'urani 235 que és, dels
tres isótops de I'urani, l'únic que es pot utilitzar per a la fissió.
(2 punts)
3. Dibuixa un muntatge experimental amb qué es pugui visualitzar d'una manera senzilla
transformació directa de I'energia potencial gravitatória en energia cinética, i üceversa.
(l punt)

II:S C,RI)IiDIlI'
Crerlit rarieble 2n ESo
2" p,art
Sl:ll.RI t;¡' t,ÍstC.r t qt'ÍtilC.r
CALOR I ENERGIA
L'energia
es transforma

IES CARDEI)Et'
Crédit variable 2n F.S(') CALOR I ENERGIA
OBJECTIUS
- Fer avaluacions senzilles del principi de conservació de I'energia.
- Resoldre problemes on s'usen els conceptes de poténcia, palanca i conservació de I'energia.
CONTINGUTS
Procediments
- Realització dels cálculs per a la conservació de I'energia.
- Ús co..ecte de les unitats de les magnituds fisiques relacionades.
- Utilització correcta del vocabulari científic aprés.
- Energia calorífica"
- Máquines.
- El treball i la poténcia.
- L'energia cindtica i I'energia potencial.
- La conservació de I'energia.
Actituds, valors i normes
- Valoració del respecte cap a les opinions dels altres.
SEÍI,{RI I)E FISIC,. I QIIIfIC,
34
r- t^

IES CARDEDF,Ii
Créditvariable2nEso CALOR I ENERGIA
AVALUACIÓ NICIAL
sEfrNARr DE FÍSrC.q, I QiiÍtrc.{
l. Creus que totes les máquines són motors? Si la resposta és no, explica perqud; si la resposta
és si, posa exemples de máquines que no funcionin com un motor.
2. Creus que les máquines ens faciliten el treball i ens alliberen de l'esforq muscular perqué
.fabricyren energia?
3. Creus que la invenció il'aplicació de la máquina de vapor té alguna relació amb la
Revolució Industrial?
4. Quina translormació energética creus que es realitza amb més facilitat, la de I'energia
eléctrica en térmica transferida en forma de calor o a la inversa?
5. Es pot moure un cos sense consumir cap mena d'energia?
6. Creus que un cos en moviment té sempre més energia que qualsevol altre cos que estigui en
repds?
35

IES C,ARDEDELT
Crédi variable 2n ESO
1. Introducció.
SIrtl.RI I)[ tilSIC. I Ql-lllC.
CALOR I ENERGIA
Totes les activitats humanes i, en general, tots els fenómens fisics que tenen lloc a
I'univers estan relacionats amb algun tipus de transformació ener_qética.
Totes les máquines, des de les més simples fins a les més complexes, ens possibiliten
realitzar transformacions energétiques útils per a la nostra vida en societat.
En aquesta part del crédit farem especial atenció al funcionament d'algunes máquines
simples com ara la palanca, a1 concepte de treball i de potdncia d'una máquina, al significat de
I'energia mecánica i, finalment, comentarem el principi de consen'ació general de I'energia.
2. Les máquines transformen I'energia.
Una de les característiques més destacades de I'energia és la seva possibilitat de
transformació mitjangant la utilització de les máquines. Així, per exemple, una bicicleta és una
máquina que pot realitzar diverses transformacions energétiques: la combustió lenta dels
aliments (energia quimica) es transforma, per mitjá del pedaleig i de la cadena de transmissió
de les rodes, en energia de moüment (energia cinética) i, en el cas que el ciclista pugi un
pendent, també en energia de posició (energia potencial gravitatória). Si, a més, la bicicleta va
equipada amb un sistema d'il'luminació propi, una part de I'energia cinética es podrá
transformar, per mitjá d'una petita dinamo acoblada a la roda, en energia eléctrica. Finalment,
quan s'accionin els frens, I'energia cinética es transformará progressivament en energia térmica,
transferida en forma de calor, fins que la bicicleta s'aturi completament.
Q-l Indica quines transformacions energétiques tenen lloc quan:
a) una bombeta il'lumina la taula de treball.
Exemple: Energia eléctrica -) energia lhtminosa - efiergict térmica
36

IIIS C.R DI-.DF.I
'
Credir i ariable 2n ESo
SEÍI.RI I)E FISICA I QIlfIC,.
CALOR I EN{ERGIA
b) circula aigua per un escalfador de gas encds.
c) foradem una paret fent girar la broca amb un trepant.
d) encenem un llumí.
e) un cotxe circula de nit amb els llums encesos
l; cremem fusta en una llar de foc
Q-2 Quines transformacions de I'energia tenen lloc en les figures següents
a)
b)
c)

IF,S C,RI)EDEIi
Crédit variable 2n ESo
SF,fI,RI I)E IIIStC.. I QI]IfIC,
CALOR I ENERGIA
Q-3 Fes una descripció breu de les transformacions energétiques més importants que poden
tenir lloc a casa teva al llarg d'un dia d'hivern. Acompanya la descripció amb esquemes
senzills que il'lustrin 1es successives transtbrmacions.
Es considera que una energia és d'alta qualitat si pot transformar-se, amb un rendiment
alt, en un altre tipus d'energia. Es el cas, per exemple, de I'energia eléctrica, ja que la seva
transformació en energia mecánica en els motors, o en energia térmica en els escalfadors, la
calefacció, etc., presenta rendiments elevats.
L'energia térmica és, en canvi, una energia de molt baixa qualitat, ja que la seva
transformació en altres tipus d'energia es fa amb rendiments molt baixos.
Aquest fet es pot relacionar amb I'intent, sempre fracassat, de construir una máquina de
moviment continu, és a dir, una máquina capag de moure's de manera permanent, mitjanqant
successives transformacions energétiques internes, sense consum d'energia exterior.
Q-4 Al llarg de molts anys l'energia cinética del vent ha fet moure un tipus de máquina que ha
tingut aplicacions molt variades (per moldre gra, per elevar I'aigua dels pous, per produir
electricitat, etc.). Indica el tipus de mhquina a qué ens referim i fes una descripció
general amb els esquemes que consideres necessaris.
3. El treball i la poténcia es poden mesurar.
3.1 Treball.
Associada amb la paraula energia apareix, molt soünt, la paraula treball. A¡a bé, la
paraula treball té, en l'ús diari, diversos significats. Es parla, per exemple, del treball d'una
mdc1trina, o de persones amb una gran capacitat de treball intel'lectual. És evident que en
cada cas el significat de la paraula treball és diferent, i, en general, associa la paraula treball a
fer alguna cosa que requereixi un esforg. ,. r-
38

IF.S C.{RDEDIII'
Q-6 Considera les'següents accions
científic- el noi fa o no fa treball
a) un noi infla un globus.
sEÍtN.Rr »n rÍstc.r r qr:Ítuc.t
CALOR I ENERGLA.
que realitza un noi i explica si -des del punt de vista
en cadascuna i -en cas afirmatiu- sobre quin cos el fa:
En el llenguatge científrc, el mot treball -que, per evitar confusions, podem anomenar
treball mecánic- té un significat molt precís. Es fa treball mecánic quan, per exemple, s'aixeca
un cos a una certa altura, o quan se I'arrossega al llarg d'un camí, o fins i tot, quan se'l
deforma.
No hi ha treball mecánic quan, per exemple, aguantem una maleta mentre esperem
I'arribada del tren. És evident que a causa de I'esflorg muscular ens cansem, peró aixó no vol
dir que realitzem un treball mecánic.
Q-5 Assenyala de forma raonada en quina de les dues figures I'home está realitzant un treball.
sE^se fre¡ar
Es realitza un treball mecánic quan una forga mou un cos al llarg d'un camí.
b) un noi aguanta un camió de joguina amb les mans.
c) un noi estira una molla amb les mans
d) un noi manté la molla estirada entre les dues mans.
e) un noi aixeca una capsa estirant amunt un cordill lligat a la capsa.
f) un noi fa córrer un camió per terra estirant-lo amb un cordill.
39
,- a:

II,S C.R Dlrl)l i Si-.tt RI I)Ii f ISIC. I (lt .tf
I(.
crirlit rariahic 2n IrSo CALOR I ENERGIA
Quan una tbrga mou un objecte. la quantitat de treball fbt depen de dues coses: del
valor de la fbrga i de 1a distáncia recorresuda per I'objecte
Per tant, el trebail es calcula mitjangant la lormula se_quent
Treball : forqa r desplaqament
Ei treball es mesura en joules (J). Es la un treball d'un joule quan una forga d'un
newton (N) mou un objecte una distáncia d'un metre (m)
1J:1Nr1m
En algunes ocasions, és convenient mesurar 1a ibrga en una unitat anomenada
quilopond (kp), que equival a la lorqa amb qué la Terra atreu un cos de massa 1 kg (pes del
cos). L'equivaléncia entre el quilopond i el newton (que és 1a unitat de forga en e1 Sistema
Internacional d'unitats) és. 1 kp : 9,8 N
Observa que si un cos té, per exemple, una massa de 6 kg. el seu pes (la forga amb qué
I'atreu la Terra) és de 6 kp o de 58,8 N (6 x 9,8)
Q-7 L'energia és una cosa misteriosa que tan sols detectem pels canvis que produeix quan és
transferida d'un cos a un altre. Considera una altra vegada les accions realitzades pel noi
de la qüestió anterior. En quins casos hi ha hagut transferéncia d'energia? Qui ha donat
I'energia i qui l'ha rebut en cada cas?
Q-8 Quin treball fa I'Anna quan col'loca uns llibres que pesen 15 N en un prestatge situat a
2m del terra?
Quan I'Anna aixeca els llibres es transfereix energia. L'Anna fa servir l'energia química
emmagatzemada en els seus músculs per produir treball. El treball que fa serveix per donar
energia als llibres, on s'emmagatzema en forma d'energia potencial graütatdria. L'energia
transferida pot ser mesurada pel treball realitzat:
energia transferida = treball realitzat
Així doncs, I'energia es mesura en joules, igual que el treball.
De la mateixa manera que en aquesta exemple, sempre que hi ha treball, hi ha
transferéncia d'energia. Per tant, el treball és una manera de transferir energia.
40

IF,S C,RI)i,I)I11 '
Crcdit r ¿ri¡hl¿ 2n ES()
SF.f i RI l)ll lriSIC. I QI'Íflc.
CALOR I ENERGLd
Q-9 Calcula el treball que duu a terme una grue quan aixeca un pes de i000 N frns a una
algada de l0 m
Q-10 Quina fbrga s'ha aplicat sobre un objecte si en desplagar-lo 2 m s'ha l'et un treball de
12J]
Q-11 L'altura de l'Everest -el cim més alt del món- és de 8848 m per sobre del nivell del mar.
a) Calcula el treball que fa una persona de 600 N per dur-se fins al cim de l'Everest.
b) De fet, un escalador gasta molta més energia quan fa el cim de l'Everest Dóna dues
raons que ho expliquin
Q-12 Calcula el desplagament que expenmenta un cos, si en aplicar-li una forga de l4 N es
realitza un treball de 84 J.
A-1 Mesura, aproximadament, a quina altura en metres es troba la teva habitació respecte al
nivell del carrer. Anota el resultat.
Pesa't (pots utilitzar una báscula de bany) i anota el teu pes en kp i en N.
Troba el valor del treball que fas quan puges a peu per I'esca-la fins a la teva habitació.
Q-13 Justifica si és certa I'añrmació següent:
Com més de pressa puges les escales, més treball mecdnic realitzes, ia que, com és
evident, et canses més.
41

IF.S C.RI)lrl)1:l'
Cri,lit r ari¡hle 2n I..S( )
3.2 La poténcia.
sl,il.Ri Dll i:,slc, I Qt'Í[c
CALOR I ENERGLA
Una paraula associada a la de treball és, sens dubte, la de poténci¿r. Un mateix treball
mecánic pot realitzar-se en ntes o menys temps segons quina sigui la poténcia del motor
utilitzat. Una máquina o un motor és mes potent que un altre quan pot realitzar el mateix
treball en menys temps. Així, una ercavadora que tb un forat en 5 minuts és més potent que un
treballador que fa un forat igual en 45 minuts
La poténcia és l'énergia transformada o transferida per unitat de temps o, també, el
treball realitzat per unitat de temps.
ia transferida treball fet
energla transtenda
potencla: *];;-;.*;- :
temps emprat temps per fer-ho
La unitat de poténcia, en el Sistema Internacional d'unitats, és el watt (W), que és
I'energia d'un joule transferida en un segon. Per exemple, quan encenem una bombeta que té
una poténcia de 100 W, es transfereixen 100 J d'energia (térmica o lluminosa) cada segon.
Quan la poténcia d'una máquina és molt elevada es pot utilitzar el quilowatt (kW), que
equival a 1000 W: I kW : 1000 W
Una altra unitat de poténcia que es fa servir usualment a la indústria és el cavall de
vapor (C9, que equival aproximadament a 735 W: I CV : 735 W
Observa que, si tens en compte la definició de poténcia, pots saber el treball reahtzat
per una máquina durant un cert temps, és a dir, I'energia que ha transformat, multiplicant la
seva poténcia pel temps que ha estat funcionant:
Treball (I) : poténcia (W) x temps (s)
Aquesta manera de mesurar el treball permet expressar els consums energétics en
quilowatts x hora (kWh).
42

fF.S C.IRI)I:DF{' Shfl.RI l)li flSIC. I (JI ltl(.
Cr"rrlirrrrieble2nLso CALOR I ENERGIA
Q-1-l Quants joules va1 i quilowatt x hora?
Q-15 Calcula la poténcia d'una máquina que t-a un treball de 5000 J en 25 s
Q-16 Quina potdncia desenvolupa una grua que aireca un pes de 50000 I.l frns a una alqada
de 6 m en mig minut?
Q-t7 Tenim dos calefactors, un de 1000 W i un altre de 2000 W. Quin escalfbrá més en el
mateix temps?
Q-18 Quanta estona ha d'estar encesa una bombeta de 100 W per consumir 4000 J d'energia?
Q-19 T'ofereixen dos motors, un de 1500 W de poténcia i I'altre de 3 CV
a) Justifica numéricament quin dels dos és el més potent.
b) Troba el temps que tardará cadascun per realitzar un treball mecánic de 18000000 J.
Q-20 Quanta energia es transferida a una estufa de 1000 W de poténcia si está endollada
3Ominuts?
43

iFS (.Rl)t,t)i,1. srfl.Rl t)ti l.tstc I (ll til(
cr.rditrriahl.:nllso CALOR I ENERGIA
Q-21 La dependenta d'un supermercat ha pujat 50 pots de consen'a d'l kg des de terra fins a
un prestatge que es troba a 3 m d'altura. Per f'er aquest treball ha necessrtat l0 minuts.
a) Calcula ei treball mínim que ha hagut de fer per pujar cada pot.
b¡ Quin ha estat el treball per pujar els 50 pots?
c) Quanta energia ha transferit la dependenta per pujar tots e1s pots'?
d) Quina poténcia ha desenvolupat en aquest treball?
Q-22 L'Anna puja un tram d'escales de 10 esglaons en 8 s. Cada esglaó fa25 cm d'algada.
a) Calcula quin treball ha hagut de fer per pujar l'escala.
b) Quanta energia química dels seus músculs ha hagut d'utilitzar per fer aquest treball?
c) Si ha pujat les escales en 8 segons, quina poténcia ha desenvolupat I'Anna?
A-2 EIs aparells eléctrics de casa.
/ Selecciona sis electrodoméstics de casa teva.
/ Assabenta't de la poténcia que tenen (la poténcia figura entre altres dades en una
plaqueta que hi ha en I'aparell).
/ Calcula en kWh I'energia que consumiria cadascun si estigués connectat durant 4 h.
/ A continuació, calcula quant s'hauria de pagar a la Companyia dElectricitat en cada cas
(el preu actual del kWh el trobarás a l'últim rebut de I'electricitat)
/ emU els teus resultats emplena la taula següent:
44

IF,S C.RI)III)]II
('r¿dit r ariahlc ?n ES( )
Slrtl.RI D}: IiISIC . I (li.i{lC'.
CALOR I E]ERGIA
Tipus d'aparell Potencia (W) Energia consumida en
.1 h de funcionament (J)
Cost (pessetes)
/ Subratlla el nom de tots eis aparells que seneixen per escalfar. Com és la poténcia en
comparació amb la dels altres? Troba una justificació per aquest fet.
/ Quines mesures prendries per estalviar la máxima quantitat d'energia en l'ús d'aquests
aparells?
Q-23 Determina el temps que trigará una grua de 50 kW de poténcia a pujar un cos de
1000kg de massa una altura de 20 m.
Q-24 Determina la poténcia del motor d'una escala mecánica d'uns grans magatzems, si és
capag de pujar fins a una altura de 5 m a 60 persones per minut. Suposa que la massa
d'una persona és de 60 kg.
45

IIIS C.RDIII)111 .
Crcdit rariablc 2it I:.S()
SEf1.RI ])ll FiSIC. I Ql'IflC.
CALOR I ENERGTA
4. Les máquines més senzilles.
Les maquines i els motors fbrmen part del nostre entorn quotidiá T'imagines com
canviaria ia teva r,'ida si, de sobte, totes les máquines deixessin de funcionar?
Q-25 Digues el nom de les tres máquines que et sabria més greu que deixessin de funcionar i
erplica perque
Q-26 Digues el nom de les tres máquines que t'agradaria més que deixessin de funcionar i
explica perqud.
La má de l'ésser humá'es pot considerar com una máquina d'una gran perfecció. Dels
cinc dits, n'hi ha urq el polze, la posició del qual permet als éssers humans agafar els objectes.
Amb la má, l'ésser humá pot arrossegar, foradar, aixecar, etc., els objectes més diversos.
Totes les máquines creades al llarg de la história de la humanitat, des de les més
senzilles a les més complexes, han servit per alliberar les nostres mans de la realització dels
treballs mecánics més pesats o, si més no, per poderJos realitzar en condicions més
avantatjoses.
Quan utilitzes un gat hidriulic per aixecar un cotxe, corres amb bicicleta en una cursa
o utilitzes un martell per clavar un clau, fas el mateix treball o, de vegades, encara més que el
que faries si no usessis aquests estris. Amb tot, les miquines et permetem fer-ho més
cómodament i ben sovint amb menys esforg. Entre les máquines més senzilles cal citar la
politja i la palanca.
4.lLa politja.
La politja és una máquina simple consistent en una roda acanalada, sostinguda per
mitjá d'un eix fix, que stacostuma a utilitzar per modificar la direcció d'una forga sense
variar-ne el valor. Malgrat que amb una sola politja no es pot estalviar forga, sí que és cert, en
46

IF.S C,RI)trI)tr{'
Cre,lit rariahle 2n ES()
sEtI.Rr Dr] I'-iSIC.{ I Qr-if]C
CALOR I EI'{ERGIA
canvi, que sern pot fer d'una manera més cómoda. Es fan serv'ir politges, per exemple, en els
vaixells, en les mudances, en els pous d'aigua i en la majoria dels mecanismes de transmissió.
La combinació de politges fixes i móbils constitueix l'anomenat polipast, amb el qual es
pot fbr importants estalvis de forga. peró no d'energia
Q-27 Obsen,a la següent figura:
"¡0,5 m
i
esforg 100 N
a) Anota, en cada cas, la forga emprada i la quantitat de corda que s'ha hagut d'estirar.
b) Després d'estudiar els resultats de I'apartat anterior, anota les conclusions a qué
arribis.
4.2La palanca.
La palanca és una máquina simple consistent, en general, en una barra rígida que pot
girar al voltant d'un eix que passa per un punt fix (O), anomenatfulcre, i que está sotmesa a
dues forces aplicades en els seus extrems: una forga resistent @) i una forga motriu (F). Amb
polirjo móbil polispost
I
U.)m I
l
47

I}"S C.RDf:DI:I'
Crédrt van¡ble 2n ESo
ShfI.RI i)l:l FISIC. I QL-lfIC.
CALOR I ENIERGIA
una palanca es pot elevar el cos penjat en I'extrem A de la barra (forga resistent) fent una fbrga
molt més petita (forqa motriu) en i'altre extrem B, a canvi, peró. que el recorregut de l'extrem
on s'aplica la forga motriu sigui més llarg que el recorregut de l'extrem on hi ha penjat el cos.
Hi ha diferents tipus de palanques segons quina sigui la posició relativa de I'eix O i de
les forces F i R, que pot ser F/O,{R (com en la romana), O,R/F (com en el trenca nous) o
R/F/O (com en les pinces).
# fo.co resistéocio o cdrrego
¿{ tut.,"
I fo.co de potencio
48

if.S (' RDIi)Ir.l'
Cr*clit rariablc 2n F.S()
sL.fI.RI I)1. FiSIC. I Ql iftC
CALOR I EIERGIA
La condició d'equilibri d'una palanca és
RrOA-FrOB
expressió coneguda com a 1lei de la palanca Les distáncies OA i OB s'anomenen,
respectivament, braq de la forga resistent (R) i brag de la forga motriu (F) Cal tenir en compte
que la unitat de cada magnitud ha de ser la mateixa a cada costat de la lórmula
Les tenalles, les tisores, les pinces, un martell que arrenca un clau i un carreto són,
entre altres, exemples usuals de máquines simples que funcionen d'acord amb la llei de la
palanca.
Q-28 Una palanca de 60 cm de longitud pot girar al voltant d'un eix que passa pel punt mitjá
O En el braq de l'esquerra, a 15 cm de1 punt mitjá O, hi pengem un cos que pesa 196N
Calcula a quina distáncia del punt O, en elbrag de la dreta, s'haurá de penjar un cos que
pesa 10 kp per tal que la palanca estigui en equilibri.
Q-29 Un home intenta aixecar un paquet de 100 N amb I'ajuda d'una palanca, tal com
s'obserya enJa figura:
a) Si el paquet s'aixeca 15 cm, quant ha de baixar I'extrem on I'home aplica si fa un
esforg de només de 25 N
b) Quin treball ha fet I'home?
100 N
c) En qué s'ha invertit?
49
25N

sL.f I.RI I)i--. Irislc. I (ll Iflc-
iE.S C.RDI:DF-I
'
Cridrt r¡riahle 2n IISO CALOR I EN{ERGIA
e-30 No hi ha dubte que moltes de les máquines que s'utilitzen actualment tenen una gran
complexitat tecntlogica. També és cert, peró. que hi ha máquines molt simples clue
tenen múltiples apliJacions práctiques en la vida quotidiana i que ja eren utilitzades en
els temps mes antics de 1a humanitat. Ens referim, per exemple, a la roda, el pla
inclinat, el cargol, la politja i el tascó o falca
Aquestes máquines van Ser descrites per un gran sali grec nascut a Siracusa, anomenat
Arquímedes (287-21 2 aC).
Fes una petita investigació sobre ia vida d'aquest savi grec i sobre el funcionament i les
principaü aplicacions d'aquestes máquines simples. Fes un resum amb els resultats
obtinguts a la teva investQació. Acompanya el text amb els esquemes que expliquin
millor el seu funcionament.
50

S]:,II RI I)i.- 1'ISI( . I (]I-I1IC.
IL ( Ri)l-.i)I:l
Credrr r ¡rirhlc ?n ES( ) CALOR I EIi{ERGIA
5. L'energia cinética i I'energia potencial gravitatÓria.
L'energia cinética i l'energia potencial gravitatoria son dos tipr-rs moit importants
d'energia que, com veurem més endavant, es poden transfbrmar entre elles.
5.1 L'energia cinética.
euan un cos es mou, tant si és gran com si és petit, o tant si és sólid, com liquid o
gasós, té una energia que rep el nom cl'energia cinética. el valor de la qual augmenta amb la
massa o 1a r,,elocitat del cos Cal insistir en el tbt que aquesta energia está lligada a i'existéncia
de mor''iment un cos aturat no té energia cinetica
El valor de 1'energia cindtica es pot calcuiar si es coneir el valor de 1a velocitat v i de la
massa rl del cos.
Energia cinética (Ec) : l . t'
L'energia cinética es mesura en unitats de treball (en joules en el SI). En aquest cas, la
massa s'expressa en kg i la velocitat en m/s
Q-31 a) Caicula I'energia cinética d'un vianant de 60 kg de massa que corre a 3 m/s'
b) Quina energia cinética té un nen de 30 kg movent-se a la mateixa velocitat?
c) euina energia cinética tindria el vianant si es mogués a una velocitat de 1,5 m/s?
d) Tenint en compte les respostes anteriors, justifica si són o no certes les següents
afi.rmacions:
"L'energia cinética és linealment proporcional a la massa"
"L'energia cinéticct és linealment proporcional a la velocitat"
51

IllS ( .Ri)l l)lll' SI: ll'ltl l)l I ISIC ' i Ql'lll( '
cridit rariahlc 2n i,S() CALOR I EI{ERGL
Q-32 Calcula la massa d'un automobil que, en desplaqar-se a 100 km/h. té una energia
cinética de 424i00 J
Q-33 Determina la velocitat d'una gota d'aigua de 0,03 g, quan té una energia cinética de 30J
Q-34 Un corredor de 60 kg té una energia cinética de'180 J Quant val l'enerqia cindtica de
a) un nen de 20 kg que corre a la mateixa velocitat?
b) un corredor olímpic de la mateixa massa que corre a triple velocitat?
Q-35 Qué té més energia cinética: un cotxe de 800 kg que va a 80 km/h o un altre cotxe de
1600 kg que va a 40 kmlh? Intenta respondre sense calcular les energies cinétiques.
Q-36 Un cotxe va a 4A km/h. Quan canvia més la seva energia cinética, si es para o si
' accelera fins arribar als 80 km/h?
Q-37 Tres objectes de masses 100 g, 1 kg i 0,3 kg es mouen a20 m/s.
a) Calcula I'energia cinética de cada objecte.
52

IIS (.RI)|l)tri
('rcrlit r rl iahlc }l l:S( )
SI:11.RI DF- ]:1SIC. I (ll Ill( .
CALOR I ENERGIA
b) Onrple la taula de valors i representa l'energia cinetica en funció de 1a massa
--+-- +
--- t---
f
r:
jjl -:
- --.---{--+..
'-+-'1.--
l]:]
-- --+- - - E
'1:
1r-:-,:-:::
1-----.
1--- +t --.
- -i::l
c) És linealment proporcional l'energia cinética en funció de 1a massa? Raona la teva
resposta
Q-38 Un cotxe d'1 t es mou progressivament a 1es velocitats 36 knr/h,72 km/h, 108 km/h i
14-{ km/h
a) Ca1cu1a, en cada cas, l'energra cinética que té l'automÓbil.
b) Completa la següent taula de valors i representa gráficament I'energia cinética en
funció de la r.'elocitat
r= 1i-1
1=
--- 1
:-=
-'t--
:::JJ:
--
=i
:,1 -+ .J
:::f
--+ +.i+
.J
::1 :: f --:-
---i--- ---1 :iJ
-- -:1
I
'--t- rÉ
--+
-- I -+-.1--r
-.f .- '
=i
c) L'energia cinética, és linealment proporcional a la velocitat? Raona la teva resposta.
Velocitat (m/s)
53

E" (J)
n
b
a
15
10
5
II.S T"R])I,f)JII
Cr¡dit r rnrhl¿ lll LS( )
Q-39 Analitza l'energia cinética
següent gráfic
'r400 :
1 000
800
600
400
2AO
l ll.RII)l I 'il( l(Jl Ill(
CALOR I ENERGIA
associada a dir,ersos cossos que es mouen d'acord amb el
Determina a partir del gráiic
a) I'enerqia cinética d'un cos de 2.5 ke
de massa.
b) la massa d'un cos que té una
energia cinética de 12 J
c) amb qr-rina r,'elocitat es mouen e1s
COSSOS.
Determina a partir del gráfic:
a) I'energia cinética del cos quan es mou
a 15 m/s
b) la velocitat d'aquest cos quan té una
energia cinética de 700 J.
c) la massa del cos.
50 v(m/s)
m (ks)
Q-40 Analitza l'energia cinética d'un cos que es mou segons s'indica en el seguent gráfic
F
TC
( J)
_::¡.
--!--"t - 1----
:-:J
/:
I
-'.:*
)/.iE
-_)..,-
=:y:
:: l:f:::-
I
:l=
V t--
=r{=
y'.:=:
54

II S ( RI)i i)l,l S|f{ ltl I)1 . }'lSI( I Ql'lfl(
(ri,lir r¡ri¡hu ln r..So CALOR I E¡,IERGIA
5.2 L'energi:r potencinl gravitatdria.
Considera 1a caixa d'un muntacarregues que, accionada per un motor eléctric, és
elevada a una certa altura per damunt de la posició que tenia quan estaa r'n repós Quan
s'atura, posem per cas a 6 m sobre el nivell de sortida- no té energia cinética, perqué el
muntacárregues esta en repós (la sera velocitat és nul'la)
,ra bé, aquest cos té més energia en la posicio actual que la que tenia abans d'iniciar e1
moviment de pujada Aquesta energia "acumulada" pel muntacárregues rep el nom d'energia
potencial gravitatdria, la qual, de fet, s'ha obtingut per mitjá del treball mecánic realitzat pel
motor, que al seu torn funciona amb energia eléctrica.
És ev'ident que com més s'eler,'i el muntacárregues o rnés cárrega (més massa) porti.
més treball mecánic f-ará el motor i més gran será la despesa d'energia eiéctrica, let qr"re indica
que el valor de l'energia potencial gravitatoria haurá augmentat
Aquest és un fet general. l'energia potenciai grar,.itatória d'un cos augmenta amb la seva
massa mamb una altura h que assoleix per damunt de ia posició de sortida
El valor de l'energia potencialgravitatória es pot calcular si es coneix elvalor del pesp
d'un cos i I'altura á a qué es troba respecte del terra, considerat com origen d'energia potencial
gravitatória.
Energia potencial gravitatoria (Ep) : p ' h
L'energia potencial gravitatória es mesura en unitats de treball (en joules en el SI). En
aquest cas el pes s'expressa en neu,lons (N) i I'altura en metres. Observa que a partir de la
massa m del cos n'has de calcular ei valor del pes, el qual es pot expressar, en principi, en
quilopondis o en newtons.
Q-41 Determina el valor de I'energia potencial gravitatória d'un cos de massa 10 kg que es
trobaa4mdeterra.
Q-42 Quin tipus d'energiz caractentza
a) I'aigua emmagatzemada en un embassament.
b) I'aigua que circula per un riu.
c) I'aigua que impel'leix una turbina hidráulica.
5s

Q-43 Situem un llibre de 200 g sobre un prestatge situat a 1.80 m de terra
a) Quina energia potencial té el llibre respecte del terra?
b) Si sttuem aquest mateix llibre en un prestatge situat a 0.6 m de terra. quina energia
potencial gravitatória té?
c) I si es trobés a 1,2 m de terra?
d) Quina relació hi ha entre l'alqada on es col'loca el llibre i l'energia potencial
gravitatória que assoleir?
llrS ( RI)l:l)lrl
Crcdit r rri¡hlc 2n ISo
Q-44 Completa la
gráficament
Si,ll Ri DF iriSiC i t-X'ÍltlC r
CALOR I ENERGIA
següent taula de valors amb les dades de 1a questió anterior i representa
I'energia potencial gravitatória en funció de I'alqada.
algada (m) Ep (J) ::::r:-:
-
-]|-- I
:: l' :-l
f--
t' -
1
I
-F-
: :lii:
.l-l
: :l :' 't _
::: l:
r. - -)-.
::.1r:
Q-45 Tres nois guarden les seves motxilles en un prestatge situat a 2 m de terra. La massa de
cada motxilla és 200 g, 400 i 600 g.
a) Calcula I'energia potencial graütatória de cada motxilla.
b) Quina relació hi ha entre la massa i I'energia potencial gravitatória?
56

Ivlassa (kg) Ep (J)
li:S t . R I)I;])FI
.
Cririit r ¡rirhlc 2n L.So CALOR I EJERGTA
sllll.RI Ill, I'Íslc t l Ql'l1.I('
1a questió anterior i representa
::::1---.:
+...
:-:-:J
--- i
: lr:: i--
:l:: ::=
::::l
t:::1
Q-16 Cornpleta la seguent taula de r,'alors amb les dades de
l'energia potencial grar,'itatoria en fi"rnció de Ia massa
i-:-: lr-:::
tr rll : l::::
r ,¡ l--=i
p
m(Ks)
Q-47 Un home de 80 kg es troba en un ascensor situat a una certa algada de terra. L'home té
una energia potencial gravitatória de 16 kJ A quina alqada es troba de terra?
Q-48 Deixem caure una boleta des d'una finestra situada a 6 m de terra. Durant la caiguda
passa pel da.,ant d'una finestra situada a 3 m i al final arriba alterra. Quan es deixa anar
la boleta té una energia potencial gravitatória de 11,76 J.
a) Calcula'n la massa.
b) Determina l'energia potencial gravitatória de la boleta quan passa pel davant de la
finestra i en el moment que arriba al terra.
57

II S C Rl)lrl)1,1
( rcdit r:rri¡hlt 2n IrS() CALOR I EF{ERGLA
SEfl.RI l)ir FISIC I (lf iflc,
pintor en cadascuna de les
Q-19 Calcula I'energia potencial gravitatoria. en joules. de cada
posicions de la platafbrma.
Q-50 Justifica si és certa aquesta afirmació. co.sso.r cte ntasses diferents tenen lo ntctleixct
energia potenciLll grat:ifcrtório .i es Íroben s¡ttnfs a lo mateixct alftrü re.tpecle del
Íert'a.
Q-51 Indica exemples concrets en els quals tinguin lloc els següents intercanüs energ¿tics
a) d'energia potencial gravitatória a energia cinética.
b) d'energia cinética a energia térmica.
d) d'energia eléctrica a energia cindtica, més energia potencial graütatória i energia
térmica.
58
c) d'energia eléctrica a energia cinética.

IIls c.RI)FDi:l' sl:fI'iti I)11 FISI( ' I Ql-ltlc
c'ridinari¡hle2nrS() CALOR I ENERGIA
Q-52 En relació amb l'energia cinética i amb I'enerqia potencial gravitatória. iustifica si són
certes o no les afirmacions seguents
a) L'energia cinética d'un cos que es mou a velocitat constant és zero, ja que la seva
velocitat no augmenta.
b) L'energia cinética d'un cos augmenta a mesura que s'incrernenta la seva telocitat.
c) L'energia potenciai gravitatoria d'un cos és zero qr-ran, després d'elevar-lo 12 m per
damunt del terra, queda en rePós
d) L'energia potencial gravitatória d'una persona de massa 67 kg (67 kp de pes) será,
sempre més petita que la d'una altra persona de massa 74 kg (7a kp de pes)
e) L'energia potencial gravitatoria d'un avió que vola a una altura constant és zero, ja
que la seva altura no augmenta.
f) L'energia potencial gravitatória d'un cos és més elevada quan des del terra puja molt
rápidament a una altura de 8 m que quan ho fa molt lentament.
Q-53 Un aüó de 20000 kg de massa vola amb una velocitat de 270 km/h a 6000 metres
d'algada.
a) C alcula'n l'energia potencial graütatória.
b) Calcula'n I'energia cinética.
c) Calcula I'energia mecánica de I'aüó en aquesta situació.
59

IES C.A,RDEDEU
3u part
CALOR I ENERGIA.
La calor
i els seus
efectes
sE{r-..Rr De, rÍslc,r I qr{rrrcr

IES CARDEDEU
OBJECTIUS
- Distingir entre temperatura i calor.
- Identificar la dilatació dels cossos a causa de la temperatura.
- Transformar dades en diferents escales de temperafures.
- Explicar les formes de transmissió de la calor.
CONTINGUTS
Procediments
- Expressió de la informació oral i escrita en forma de gráfics.
- Interpretació del resultat de les experiéncies.
- Fonts de calor.
- Temperatura i calor.
- L'equilibri térmic.
- La dilatació dels cossos.
- Mesura de la calor i la temperatura.
Actituds, valors i normes
- Cura en el tracte del material de laboratori.
- Objectiütat en la realització d'experiéncies
- Valoració del respecte cap a les opinions dels altres.
CALOR I ENERGIA.
sEMr¡¡ARr oe, rÍsrcet eúriace
61

IEs CARDEDEU SEMI}'IARI DE FiSICA I QÚUCA
créditvariable2nEso CALOR I ENERGIA-
AVALUACIÓ NICIAL
1. Explica perqué quan s'escalfa un tub d'assaig tancat suaument amb un tap, es pot aconseguir
que el tap salti.
2. Quin canvi d'estat es produeix quan un ambientador sólid perfuma una habitació? A qué és
degut?
3. Com deus saber, I'aigua pura, a la pressió normal, bull a 100"C" Augmentará aquesta
temperatura d'ebullició si escalfem I'aigua més intensament? Raona la teva resposta.
4. En qué es diferencien un termómetre clínic i un termdmetre de laboratori?
5. Qué volem expressar quan diem "alr¡i fa molta calor"?
6. De qué depén que augmenti més o menys la temperatura d'un cos quan I'escalfem?
62

IES CARDEDEU
1. Introducció.
sEftN.{RI or, rÍslc¡ t qtiÍluuc.+
CALOR I E¡{ERGIA -
Totes les substáncies estan constituides per partícules molt petites i en moüment
continu. La temperatura és una mesura d'aquest moviment i la calor s'interpreta com alld que
es transmet a través del contacte entre dos cossos a diferent temperatura. La sensació de
calent o fred es pot mesurar per la temperatura i I'instrument utilitzat és el termómetre.
2. Fonts de calor.
Fins al final del segle XVIII es creia que les manifestacions de la calor eren degudes a
I'acció d'un fluid material, sense massa ni pes, anomenat calóric. Aquest fluid es trobava,
segons que es ereia, a I'interior dels cossos materials, i en passar d'un cos calent a un altre de
més fred disminuia la temperatura del primer i augmentava la del segon. Benjamin Thompson.
comte de Rumford (1753-1814), va adonar-se de la gran quantitat de calor que s'origina en la
fricció entre dos cossos i va relacionar la calor amb el moviment.
Avui se sap que hi ha cossos que desprenen calor espontiniament, com el Sol, les
aigües termals, els volcans en erupció, el cos de molts animals, etc. Són les fonts naturals de
calor.
Peró totes les formes d'energia es poden transformar en calor, i la major part de
I'escalfor utilitzada pels éssers humans es produeix cremant combustibles fossils - fusta" carbó,
petroli, gas - i a partir de I'electricitat - estufes, fogons -. Aquestes i altres maneres de produir
escalfor inventades pels éssers humans són les fonts artificials de calor.
2.1 Temperatura i calor.
Tots els cossos estan constituits per partícules molt petites que es mouen, que xoquen,
que s'atreuen o es repel'leixen. La suma de tota I'energia de totes les partícules que formen el
cos és el que s'anomena energia interna, que és sobretot energia cinética.
. Avui en dia se sap que un cos está calent quan les seves partícules es mouen molt
rápidament i, per tant, té molta energia cinética, i en canvi está fred quan passa just al contrari.
La temperatura és una mesura indirecta d'aquesta energia interna. Com més alta és la
temperatura del cos més energia cinética tenen les seves partícules, i com més baixa és la
temperatur4 més petita és I'energia cinética. L'energia que té un cos en funció de la seva
temperatura s'anomena energia térmica.
Tothom sap que quan es posen en contacte dos cossos a diferent temperatura, el més
fred s'escalfa i el més calent es refreda. Aixó és degut al fet que hi ha un intercanü d'energia
des del cos més calent (les partícules del qual tenen més energia cinética, ja que es mouen més
rápidament) al més fred. La calor és I'energia térmica transferida quan es posen en contacte
dos cossos a diferent temperatura. La temperatura del cos que rep calor augmenta, i de les que
en dóna, disminueix.
63

IES CARDEDEU SEMINARI DE FÍSICAI QÚil.trCA
Calor i temperatura són dues coses diferents. A la üda quotidiana no es parla de
temperatura o d'energia interna, sinó de calor. Diem, per exemple, "Quina calor que fal", a
"Qué freda estd l'aigua!", quan científicament volem expressar que la temperatura - i per tant,
I'energia interna del cos - és gran o petita.
Q-l Observa els tres dibuixos i descriu la diferéncia de moviment que tenen les partícules de
I'aigua sólidq líquida i gasosa a cadatemperatura.
aigua liquida
| .--,,,
oro r
/ ¿
+ra '
vapor d'aigua
A-L Omple un vas de precipitats amb aigua freda i un altre amb aigua calenta i tira una gota
de colorant - per exemple, tinta - en cada vas.
a) En quin recipient la tinta es difon més rápidament?
b) Com explicaries aquest fet?
Q-2 Dues mostres de la mateixa substáncia són a la mateixa temperatura. Qué pots dir sobre
les partícules que formen aquestes dues mostres?
Q-3 Com es comporten les partícules d'un sdlid quan la temperatura augmenta? I les d'un
líquid? I les d'un gas?
gel
64

IES CARDEDEI] 3EÍINARI DE FÍSICA I QLÍÍICA
credit,ariable 2n ESo CALOR I EI{ERGIA -
Q-4 Omple els espais buits de les frases següents.
Escalfar un cos significa donar-li .. térmica. Refredar un cos significa
treure-li energia L'energia térmica transferida s'anomena
Q-5 Escriu aquestes frases en llenguatge científic:
a) Aquest mati feia molt fred; en canvi, aquest migdia fa molta calor.
b) La calefacció té molta calor i per aixó pot escalfar I'ambient.
c) Les mantes són peces de roba calentes.
3. L'equilibri térmic.
És fácilrnent observable que quan mantenim en contacte dos cossos a diferent
temperatura durant un temps, el més calent es refreda i el més fred s'escalfa.
Suposa que poses un vas de llet ben calenta dins d'un recipient amb aigua freda. A
partir d'un cert moment la temperatura dels dos cossos, la llet i 1'aigua, és exactament la
mateixa i aquesta nova situació no es modifica espontániament. La transferéncia de calor des
del cos més calent - la llet - al més fred - I'aigua - s'interromp, ja que les partícules de tots dos
cossos arriben a tenir la mateixa energia cinética i per tant la mateixa temperatura. Es diu que
s'ha assolit I'equilibri térmic.
Q-6 Raona si són veritables o falses les afirmacions següents:
a) Tots els objectes que són dins d'una habitació que fa molt de temps que és tancada
estan a la mateixa temperatura.
b) Tots els objectes que són dins d'una habitació que fa molt de temps que és tancada no
estan a la mateixa temperatura, ja que aquesta depén del tipus de material (fusta,
metall, suro, etc.) de qué estan fets.
65

IES CARDEDEU
Crédit variable 2n ESO CALOR I ENERGJA~
4. La dilatació deis cossos.
SEII'ARI DE FÍSICA I Ql.JÍIJCA
Quan un cos rep calor o en dóna experimenta algun canvi. Els tipus de canvis que
poden produir-se són: canvis d'estat, canvis de temperatura i canvis de dimensions. Estudiarem
els últims que són conseqüencia deis segons.
Solids, líquids i gasos augmenten de volum en escalfar-se. Aquest fenomen fisic
s'anomena dilatació, i és una conseqüencia de l'augrnent de temperatura. D'altra banda, en
refredar-se, el seu volum disminueix, es contreuen.
Hem vist anteriorment que quan es transmet energía termica a un cos (salid, liquid o
gasós) augmenta la seva temperatura i les seves molecules es mouen més. Aquesta és la raó
per la qual tendeixen a ocupar un volum més gran. Els gases es dilaten molt més que els solids
i els líquids perque inicialment les seves partícules estan més separades i es mouen més
lliurement.
'
Q-7 Dóna una explicació del que s'observa en aquesta figura.
L"esfera passa per l'anella. L"esfera no passa per l'anella.
En l'estudi de la dilatació deis cossos solids de vegades només interessa tenir en
compte la variació d'una o de dues de les tres dimensiones. Així, per exemple, en escalfar una
vareta augmenta principalment la seva longitud i és negligible l'augment de la secció, raó perla
qual diem que la vareta es dilata linealment. Pero quan es tracta, per exemple, d'una planxa
metal:lica rectangular, pot interessar més la dilatació de la seva superficie i es pot considerar
negligible l'augrnent del seu gruix, raó per la qual direm que la planxa experimenta una
dilatació superficial. La dilatació és cúbica quan es realitza en les tres dimensions (en el cas
d'una esfera, per exemple).
No tots els cossos es dilaten igualment, ja que la dilatació <lepen de diferents factors
com ara la variació de temperatura, el tipus de substancia i les dimensions. Els líquids es
dilaten més que els solids i els gasos més que els líquids.
66

IES CARDEDEU SEMINARI DE FÍSICA I QÚ}VflCA
El fenomen contrari de la dilatació és la contracció. Quao els cossos es refreden, es
contreuen.
Q-8 Per qué una pilota de platja, si es deixa exposada al sol, s'infla?
Q-9 Si escalfem un gas en un recipient tancat, n'augmenta la pressió? Explica perqué, en
termes del moviment de les seves partícules.
4.1 Conseqüéncia de la dilatació dels sdlids.
Les forces que origina la dilatació són molt grans i cal teni¡les presents.
Als ponts metál'lics, per exemple, es deixa una separació entre les diferents trams
perqué hi hagi prou espai quan a I'estiu es dilatirl i quan s'enrajola el terra de les cases es fa el
mateix.
Una biga de ferro pot fer caure una paret si no es deixa espai suficient per a la dilatació
de la biga. Moltes pintures es desprenen del cos que cobreixen perqué es dilaten i es contreuen
de manera diferent que el cos.
També trobem un exemple dels efectes de les dilatacions i les contraccions en les
roques del desert, gu€ s'esquerden i arriben a trencar-se perqué, a causa de les grans
diferéncies de temperatura entre el dia i la nit, experimenten contínues dilatacions i
contraccions.
La contracció per refredament s'aplica, per exemple, per ajustar les llantes a les rodes
de fusta de certs carruatges; s'escalfen molt abans de col'locar-les, i en refredar-se un cop
col.locades es contreuen i ajusten perfectament. La contracció per refredament també s'utilitza
sovint per ajustar peces meti,l'liques.
Q-10 Unavaretade ferro fa 1,0000mdellargáriaa0oC i 1,0006 m a 50oC, iunade coure
fa 1,0000 m a 0'C i 1,0008 m a 50 oC.
Dóna una explicació d'aquest fet.
67

IES C.RDEDEU
sEfrNARr DE FÍSrCA r Qr Íftc.{
Q-11 El dibuix representa un pont metál'lic. Justifica per qu¿ la planxa reposa sobre els
cilindres. Indica qué passaria si la planxa estigués segellada a la paret.
CALOR I ENERGIA.
Planxa
Q-12 El formigó i I'acer es dilaten de manera similar amb la temperatura. Explica per qué
aquest fet és vital per a l'ús del formigó armat en la construcció.
Q-13 Agafem una barnilla metáü'lica i en mesurem la longitud i la temperatura. La
temperatura és de 20 oC i mesura 150,0 cm. A continuació, I'escalfem i en tornem a
mesurar la longitud i la temperatura. Ara mesura 150,3 cm i la temperatura és de
120oC. Calcula:
a) quina ha estat la dilatació lineal de la barnilla.
b) quina seria la dilatació lineal si I'augment de temperatura fos de l0 oC, suposant
que hi ha proporcionalitat directa entre la dilatació i I'increment de temperatura.
68
,.
' ¡,'','.|¡.tl {i

IES CARDEDET]
Credit variable 2n ESO
SETLIIARI DE FÍSICA I QIJIICA
CALOR T ENERGIA.
5. La temperatura es pot mesuraro "
Per mesurar la temperatura necessitem un termdmetre. El
termdmetre funciona grácies a I'equilibri térmic del qual hem parlat
abans. Quan, per exemple, introduim un termómetre en un vas de
llet, el mercuri del termómetre i la llet assoleixen I'equilibri térmic
quan tots dos tenen la mateixa temperatura. Aquesta temperatura
ens la indica I'escala del termdmetre.
El termdmetre está fiormat per un tub de üdre, de secció
molt prima (anomenat capil'lar perqué el diámetre de la secció és
prim com el d'un cabell) tancat herméticament i amb un petit dipósit
a la base que conté el líquid termométric - mercuri, alcohol, etc. -.
S'aprofita el fet que les substá,¡rcies, tal com hem vist, es dilaten amb
I'escalfor. Quan la temperatura augmenta, el líquid termométric
contingut al dipósit esrdilata i puja pel capil'lar. Aquest tub porta
adossada una escala graduada que indica la temperatura.
5.1 Tipus de termómetrts.
Si s'utiütza el mercuri com a líquid interior del termómetre, Termómetre.
tenim el termémetre de mercuri. El mercuri se solidifica a -39 "C i
bull a 357 oC, per la qual cosa només pot utilitzar-se en aquest interval de temperatures.
Si s'utilitza I'alcohol, tenim el termómetre d'alcohol. L'alcohol se solidifica a -112 uc
i
bull a 78 oC. Els termémetres d'alcohol es reconeixen perqué, per poder llegir millor la
temperatura, es tenyeix el líquid de blau o de vermell.
Q-14 Tenint en compte les temperatures de solidificació i d'ebullició del mercuri i de I'alcohol,
a) quins avantatges presenta el termémetre d'alcohol en relació amb el termómetre de
mercuri?
b) i quins inconvenients?
Tingueu en compte que el mercuri és un metall verinós. Precisament per la seva
toxicitat, que fa que mati tots els microbis, en altre temps s'havia fet servir per curar algunes
malalties de la pell que avui en dia es tracten amb antibiótics. Per raó de la seva toxicitat,
doncs, el mercuri no s'ha de tocar quan per accident es trenca el termómetre.
69

IES C.RDE.DELi
Crüdil variable 2n ESO
SEIIN,{RI DE FÍSICA I QLiÍICA
CALOR I ENERGIA.
El termómetre clínic de mercuri es gradua en décimes de grau i amb una escala
centígrada que només va de 35 a 42 oC. Aquest termémetre té una contracció en la secció del
tub capil'lar que deixa pujar el mercuri quan es dilata, perd que no el deixa baixar quan es
contreu, raó per la qual el termómetre continua indicant l'última mesura reúitzada. És per aixó
que cal agitarJo bé abans de tornarlo a usar.
Q-15 Indica altres tipus de termómetres utilitzats per mesurar la temperatura corporal.
Altres termdmetres són dissenyats per a un fi concret. com ara el termómetre de
mixima i mínima, que registra les temperatures extremes produides en un lloc i durant un
cert període de temps.
,
Q-16 En qué difereix un termómetre clínic del termómetre que es fa servir al laboratori?
Q-17 Quines altres escales de temperatura coneixes, a més de I'escala Celsius?
5.2 Escales termométriques.
Per graduar un termómetre es prenen dues temperatures de referéncia, que sén els
punts fixos a partir dels quals compararem qualsevol altra temperatura.
A I'escala Celsius, els punts fixos són la temperatura de fusió del gel pur, a la qual
s'assigna el valor zero (0 oC), i la temperatura d'ebullició de I'aigua pura quan bull a la pressió
atmosferica normal, a la qual s'assigna valor cent (100'C). Fixats aquests dos punts, la resta
de I'escala s'obté dividint la distiurcia entre ells en cent parts iguals, i per aquesta raó cadascuna
d'aquestes divisions s'anomena grau centígrad o grau Celsius. Aquesta escala es pot allargar
pels dos costats, per sota del zero i per sobre del cent.
AIs treballs científics s'utilitza una altra escala anomenada escala Kelvin o escala
absoluta de temperatures, el punt zero de la qual coincideix amb la temperatura més baixa
que pot existir - tot i que no es pot assolir -, que s'anomena zero absolut. Aquesta temperafura
corespo., en I'escala centígrada, a - Zlloa':
o(_
.,. ... ,,.:r : .;,..- .,rr.ir.l,"

IEs CARDEDEU SEMINARI DE FÍSICAI QuÍmca
créditvariable2nEso CALOR I ENERGIA
En I'escala Kelün es fa correspondre el valor 273 al punt de fusió del gel i el valor 373
al punt d'ebullició de I'aigua. Com a l'escala Celsius, I'interval entre ambdues temperatures es
divideix en cent parts, cadascuna de les quals és un kelvin (símbol 1 K). És ftcil veure que un
grau Celsius equival a un grau kelvin.
273K: 0oC
373K: 100oC
A I'escala Kelvin no hi ha temperatures negatives.
Q-18 Quina és la temperatura absoluta del laboratori quan un termómetre Celsius assenyala
20 "c?
Q-19 Segons un llibré de dades la temperatura d'ebullició de I'etanol (l'alcohol de ü) és de
379 K. Expressa aquesta temperatura en graus Celsius.
Q-20 Explica per quines raons no utilitzaries probablement el que es diu a continuació:
a) un termómetre ordinari de mercuri per mesurar la temperatura del cos.
b) un termómetre clínic per mesurar la temperatura de I'aigua que bull a pressió normal.
Q-21 Un dia determinat, la temperatura al migdia" a diferents llocs del món és la següent:
Lleidq 15 oC, Seülla, 295K; Londres, - 3 oC;
Barcelona, 290K; Moscou, 263 K.
OrdenaJes en ordre creixent i digues on fa més fred.
71

IES CARDEDEU
6. La calor es pot mesurar.
sENff,i,RI on, rÍstcr I er-Íuc.r
No totes les substáncies augmenten de temperatura amb igual facilitat. Si escalfem, per
exemple, la mateixa massa d'aigua que de glicerina durant el mateix temps i amb el mateix
fogó, observarem que la temperatura no augmenta igualment, i que hem de transferir més
energia a I'aigua que a la glicerina perqué l'augment de temperatura sigui el mateix.
6.1 La capacitat calorífica específica.
Quan es tracta d'augmentar en un grau centígrad la temperatura d'un gram d'aigua li
hem de transferir una quantitat de calor que anomenem caloria. En canü només fan falta 0,6
calories per augmentar en un grau la temperatura d'un gram de glicerina. Diem que la capacitat
calorífica especifica de l'aigua és 1 caVg ' oC i que la capacitat calorífica específica de la
glicerina és de 0,6 caVg'oC.
Així, per
"r".f,I",
quan es diu que la capacitat calorífica específica del ferro és de
0,11caVg ' oC es vol expressar que per augmentar en un grau la temperatura del ferro se ü ha
de transferir una quantitat de calor igual a 0,11 calories.
Com més gran és la capacitat calorífica específica d'una substáurcia més energia térmica
s'ha de transferir a un gram d'aquesta per augmentar en un grau centígrad la seva temperatura;
per tant, tardará més a escalfar-se, peró també tardará més a refredar-se.
L'aigu4 per exemple-, té una capacitat calorífica específica molt elevada i per tant el
seu escalfament i, en conseqüéncia, el seu refredament, són molt lents. Aixó fa que pugui
emmagatzemar i transferir quantitats de calor molt elevades. La cdefacció per aigua calenta, la
refrigeració per aigua, la formació de brises i els climes suaus de la vora de la mar són algunes
de les variadíssimes aplicacions o conseqüéncies d'aquesta propietat.
Q-22 Si utilitzem el mateix escalfador, digues que s'escalfará més de pressa, tot raonant la
teva resposta:
a) 500 g d'aigua o I kg d'aigua.
b) 500 g d'aigua o 500 g de ferro.
6.2 Unitats de mesura.
Una de les unitats en qué es mesura la calor és, com hem vist, la caloria, que es
defineix com la quantitat de calor que s'ha de transferir a un gram d'aigua per augmentar la
seva temperatura en un grau centígrad. Algunes vegades s'utilitza la quilocaloria:
72

IES CARDEDEU §EMINARI DE FÍSICA I QUÍMICA
créditvariatle2nEso CALOR I ENERGIA-
,'r,ffi,
En el sistema internacional de mesures (SI), la unitat és el joule. Una caloria equival a
4,18 joules i un joule equival a 0,24 calories:
I cal : 4,18 J
ll:0,24ca1
A la taula trobarás les capacitat calorífiques específiques d'algunes substáncies.
Substincia
Acer
Aigua
Aire,
Alcohol etílic
Alumini
Benzé
Coure
Ferro
Formigó
Gel
Glicerina
Mercuri
Oli d'oliva
Plata
Plom
Vidre
Capacitat calorífica específica
J/kg'K (*) caVg'oC
0,1 13
1,000
0,239
0,580
0,217
0,450
0 0ql
0,1 13
0,I92
0,550
0,579
0,033
0,600
0,056
0,031
0,1 gg
472
4 i80
1 000
2 424
907
1 880
388
A1a
800
2.300
2.420
138
2.508
234
129
836
(*) | caUg 'oC : 4180 J/kg .K
Q-23 Qué seria més eficag per escalfar el llit una nit freda: una bossa d'aigua calenta o un tros
de formigó de la mateixa massa i a la mateixa temperatura que I'aigua? Raona la teva
resposta.
l)

IES CARDEDEU SEMINARI DE FÍSICA I QÚMICA
Q-24 Consulta la taula de capacitats calorífiques específiques per raonar les qüestions
següents, suposant que prenem quantitats iguals de substáurcia.
a) A quina de les substáncies que apareixen a la taula s'haurá de subministrar més
energia per augmentar la seva temperatura en un grau centígrad?
b) Per qué, en escalfar-se, augmenta més rápidament la temperatura de I'oli que la de
l'ugua?
c) Tenim trest ampolles idéntiques que contenen, respectivament, mig quilogram
d'aigua, mig quilogram de glicerina i rnig quilogram d'alcohol etílic, i totes tres
estan a la mateixa temperatura. 25 oC. En quin ordre es refredaran els líquids que
contenen? En quin ordre s'escalfarien?
Q-25 Digues, raonadament, que produirá un augment de temperatura més gran:
a) transferir 5000 J a 10 g d'aigua.
b) transferir 5000 J a 1 kg d'aigua.
Q- 26 Quantes calories s'han de donar a200 g d'aigua per elevar-ne la temperatura de 20 oC
a
2l oc?
Q-27 Quantes calories s'han de donar a I g d'aigua per elevar-ne la temperatura de 20 oC a
25"C?
74

IES CARDEDEU SEMINARI DE FÍSICA I QUÍMICA
créditvariable2nEso CALOB I ENERGIA-
Q-28 a) Quantes calories s'han de donar a 500 g d'aigua per elevar-ne la temperatura de 20 oC
a 60 0c?
b) Expressa aquesta energia en joules i en quilocalories.
7 . Lt calor es transmet. Conductors i aillants.
Tots sabem que ens podem cremar quan remenem amb una cullera metál'lica el
contingut d'una cassolá que está al foc, o quan posem les mans massa a la vora d'una estufa
electrica encesa. Aixó no és estrany, perqué, com ja hem esfudiat, la calor es transmet dels
cossos que estan a més temperatura als que estan a menys temperatura. Aquesta transmissió,
peró, es fa de diverses maneres que tot seguit estudiarem.
No totes les substáncies transmeten la calor amb la mateixa facilitat. Els cossos a
través dels quals pot circular la calor es diuen conductors; en el cas contrari, és a dir, quan la
calor no pot circular al seu través, es diuen aillants.
Els metalls són conductors i aixó ens obliga a posar mánecs de fusta o de plástic a
molts atuells de cuina. Els sólids no metál'lics com la fusta, el plástic són aÍllants. També ho
són els líquids. L'aire i els gasos en general són els pitjors conductors de la calor.
Q-29 Classifica com a bons i mals conductors de la calor els materials següents.
coure üdre cerámica
alumini llautó fusta
plástic aigua aire
Q-30 Quina funció tenen les plomes dels ocells i el pél dels animals?
Q-31 Quins són els teixits i les peces de vestir que abriguen més? Per qué?
75

IES CARDEDET-i
Crédil variable 2n ESO
SE,ÍIN,{RI DE FÍSIC. I QLÍflCA
CALOR I ENERGIA.
7.lLa calor es transmet per conducció.
Si escalfem per un extrem un filferro no gaire llarg, agafantJo amb la má per I'altre
extrem, al cap d'una estona ens cremarem. Aixó es deu al fet que I'energia que rep el filferro
directament del foc es transmet de I'extrem calent cap al fred particula a partícula, de manera
que cadascuna rep energia de la partícula que té a un costat i transmet energia a la partícula
que té a I'altre costat, i així successivament. Aquesta manera de transmetre's la calor s'anomena
conducció. A la conducció no hi ha transferéncia de matéria, ja que les partícules no es
mouen; només hi ha transport de calor.
7.2La calor es transmet per conveccié.
Quan un líquid o un gas s'escalfen augmenten de
densitat disminueix (densitat : massa/volum).
Quan s'escalfa ün líquid per la part inferior, la
massa de líquid en contacte amb la font calorífica
s'escalfa i, en perdre densitat, tendeix a pujar i a ocupar
la part alta de la massa total de fluid. Alhora, les capes
superiors més fredes tendeixen a baixar i a ocupar el
lloc deixat per les capes inferiors que s'han escalfat.
D'aquesta manera, s'hi creen uns corents que van des
dels llocs més calents als més freds - és a dir, de baix a
dalt - i en sentit contrari. Són els corrents de
convecció.
volum i com a conseqüéncia la
La conveccié és una manera de transmetre
calor característica dels fluids, és a dir, dels líquids i
dels gasos. A diferéncia de la conducció, en la
convecció la calor és transportada per la massa de fluid
en moure's.
El tiratge de les xemeneies és un exemple de
convecció gasosa. Els productes de la combustió,
menys densos que I'aire, pugen i aspiren aire nou que
entra per la boca de la xemeneia. Els corrents marins també són corrents de convecció.
Q-32 La convecció pot tenir lloc en líquids i gasos, perd no en sóüds. Per qué?
Q-33 Per qué els bombers s'arrosseguen per terra per entrar en una habitació plena de fum?
76
,'{,;{--*o
¡'7f^ii-:i
ii+ijt
i 'n-"1 i"l !
1¡<^'s- '-"-*rrr'

IES CARDEDEU
SEIVÍINARI DE FÍSICA I QLifIC-{
CALOR I ENERGIA.
7.3La calor es pot transmetre per radiació.
La calor que ens envia el Sol o, per exemple, Ia que ens envia una estufa eléctrica, ens
arriba en forma de radiació" Les radiacions es propaguen - fins i tot a través del buit - en
forma d'ones, que són absorbides pels objectes. Tots els cossos emeten energia d'aquesta
manera, i com més alta és la temperatura del cos, més intensitat té aquesta radiació. La
radiació térmica, igual que qualsevol altre tipus de radiació, pot ser absorbida o reflectida en
incidir sobre la superficie dels cossos.
Quan la radiació és absorbida per un cos qualsevol, provoca un increment de la
temperatura d'aquest cos, ja que fa augmentar I'energia cinética de les seves partícules. Els
cossos negres absorbeixen amb molta facilitat totes les radiacions i, per tant, la seva
temperatura augmenta molt rápidament. En canü, les superficies blanques o platejades són les
menys absorbents i reflecteixen gairebé tota la radiació térmica que reben.
La major part dels corrents marins i dels vents es deuen també a corrents de convecció,
originats pel sobreesáfament dtlnes árees respecte d'unes altres, tant al mar com a
I'atmosfera
Q-34 S'embolica un vas ple d'aigua congelada amb un drap de llana i es posa sobre una taula
al costat
'd'un
altre vas amb la mateixa quantitat d'aigua congelada, peró sense
embolicar. En quin dels dos vasos es fondrá abans I'aigua? Raona la teva resposta.
Q-35 Dóna una explicació científica al següents fets:
a) El volant d'un cotxe negre exposat al sol a I'estiu crema més que el volant d'un cotxe blanc.
b) Les estufes eléctriques porten un mirall corb darrera de la resisténcia.
c) Per esquiar ens hem de protegir del sol amb cremes d'un factor de protecció molt elevat.
d) A Andalusia, moltes cases estan emblanquinades.
e) En situacions de molt fred - com quan es fa alta muntanya a lhivern - és convenient portar
robes alumíniques.
77

calor i energia.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to calor i energia.pdf

Similar to calor i energia.pdf (20)

More from jolopezpla

More from jolopezpla (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (8)

calor i energia.pdf