Conceptos Fundamentales de Energía y Termodinámica en Física
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Conceptos Fundamentales de Energía y Termodinámica
La energía es la magnitud física que pone de manifiesto la capacidad de un sistema físico para variar su propio estado o el de otros sistemas.
Tipos de Energía
Energía Mecánica
Asociada al movimiento de los cuerpos o a la posición que ocupan.
Energía Química
Energía de los compuestos químicos debida a sus enlaces. Se pone de manifiesto en las reacciones químicas.
Energía Eléctrica
Energía de las cargas eléctricas, tanto en reposo como en movimiento. En este último caso, da lugar también a la energía magnética.
Energía Radiante
Energía de las radiaciones electromagnéticas. La más importante es la energía solar.
Energía Nuclear
Procede de las reacciones que se producen en los núcleos atómicos.
Energía Térmica
Fluye de un cuerpo a otro cuando entre ellos existe una diferencia de temperatura.
Principios de Conservación de la Energía
La energía en el universo no se crea ni se destruye, solo se transforma o transfiere.
Trabajo y Potencia
Trabajo
El trabajo efectuado por una fuerza constante aplicada a un cuerpo es el producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento por el desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza.
Un julio (J) es el trabajo efectuado por una fuerza de un newton cuando su punto de aplicación se desplaza un metro a lo largo de su línea de acción: 1 J = 1 N · 1 m
Potencia
La potencia es el trabajo realizado por un sistema en la unidad de tiempo.
Un vatio (W) es la potencia de un sistema que suministra o transfiere un julio en un segundo.
Energías Fundamentales y Fuerzas
Energía Cinética
La energía cinética es la energía que posee un cuerpo por el hecho de estar en movimiento.
El trabajo efectuado por la fuerza resultante sobre un cuerpo es igual a la variación de la energía cinética del cuerpo.
Energía Potencial
La energía potencial es la energía que tiene un cuerpo debido a la posición que ocupa en el espacio.
Fuerzas Conservativas
Una fuerza es conservativa si el trabajo que ejerce sobre un cuerpo solo depende de las posiciones inicial y final del cuerpo.
Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico V en un punto es el trabajo que realiza el campo eléctrico al trasladar la unidad de carga positiva desde este punto hasta el infinito.
Energía Mecánica
La energía mecánica de un cuerpo es la suma de su energía cinética y de todas sus energías potenciales (gravitatoria, elástica, eléctrica, etc.).
La energía total de un cuerpo es la suma de la energía mecánica que tiene a nivel macroscópico y de la energía mecánica de sus partículas.
Si las únicas fuerzas que efectúan trabajo sobre un cuerpo son conservativas, su energía mecánica permanece constante.
Termodinámica y Propiedades de la Materia
Energía Interna
La energía interna (U) de un cuerpo o un sistema es la suma de las energías de sus partículas constituyentes.
Gas Ideal
Un gas ideal es aquel en el que sus partículas se consideran puntuales y que no interaccionan entre sí. Sus partículas no tienen energía potencial y toda la energía interna del gas ideal es energía cinética.
Equilibrio Térmico (Ley Cero de la Termodinámica)
Si dos sistemas A y B están en equilibrio térmico con un tercer sistema C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí.
Calor
El calor es una forma de transferencia de energía que tiene lugar entre cuerpos debido a su diferencia de temperaturas.
Calor Específico
El calor específico de una sustancia es la energía necesaria para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de dicha sustancia.
Dilatación Térmica
La dilatación térmica es el aumento en las dimensiones de los cuerpos al incrementar su temperatura.