Energía en los Sistemas Materiales: Calor, Trabajo y Movimiento
La energía en los sistemas materiales
En los sistemas materiales, los cambios van siempre acompañados de variaciones en su energía.
Los sistemas materiales solo pueden intercambiar energía de dos modos diferentes:
- En forma térmica, mediante calor.
- En forma mecánica, mediante trabajo.
El intercambio térmico de energía mediante calor se produce siempre que los sistemas materiales se encuentran a distinta temperatura.
Dos sistemas a igual temperatura se encuentran en equilibrio térmico y no pueden intercambiar calor.
En un sistema aislado, la energía se conserva.
La energía es la capacidad que contienen los sistemas materiales para producir cambios.
Tipos de energía
Hay tres tipos de energía: energía mecánica, energía interna y energía radiante.
Unidades de medida
Para medir el calor se define la caloría:
Una caloría es la cantidad de calor que hay que transferir a 1 gramo de agua para que su temperatura aumente 1 grado centígrado.
Para medir el trabajo se define el julio:
Un julio es el trabajo necesario para elevar a 1 metro de altura un objeto de 102 gramos de masa.
1 julio = 0,24 calorías
Calor, temperatura y conductividad térmica
Llamamos calor a la energía en tránsito entre dos sistemas o cuerpos a distinta temperatura.
Los sistemas materiales no tienen calor, tienen energía. El calor es movimiento.
A la propiedad que tienen los distintos materiales de transmitir el calor la llamamos conductividad térmica.
La temperatura es una propiedad de la materia que capta nuestro sentido del tacto y que podemos medir con un termómetro.
La temperatura de un sistema material es proporcional a la energía cinética media de sus partículas.
Movimiento y fuerzas
El movimiento
El movimiento es el cambio de posición que experimenta un cuerpo al transcurrir el tiempo respecto a un sistema de referencia que consideramos fijo. El movimiento es relativo.
- Trayectoria: es la línea que resulta de unir los puntos correspondientes a las sucesivas posiciones de un móvil.
- Distancia recorrida (e): es la diferencia entre la posición final y la posición inicial, y coincide con la longitud de la trayectoria descrita por el móvil.
- Tiempo (t): se refiere al tiempo que el móvil emplea en recorrer la trayectoria.
Clasificación de los movimientos según su trayectoria
- Rectilíneos: la trayectoria es una línea recta.
- Curvilíneos: la trayectoria es una línea curva.
- Circulares: la trayectoria es una circunferencia.
- Elípticos: la trayectoria es una elipse.
- Parabólicos: la trayectoria es una parábola.
Rapidez
La rapidez expresa la distancia que el móvil recorre en cada unidad de tiempo.
Inercia y fuerzas
La inercia es la propiedad de toda la materia por la cual tiende a conservar su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme.
Las fuerzas son las causas capaces de modificar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos, o de producirles deformaciones.