Fórmulas y Conceptos de Física: Calor, Energía y Electricidad

Fórmulas para Conversión de Temperaturas

Kelvin a Fahrenheit

F = ((K - 273.15) * 1.8) + 32

Celsius a Fahrenheit

F = (1.8 * C) + 32

Fahrenheit a Celsius

(120F - 32) / 1.8

Kelvin a Celsius

C = K - 273.15

Fahrenheit a Kelvin

(F - 32) / 1.8 + 273.15

Celsius a Kelvin

K = C + 273

El Calor y sus Principios

El calor es la energía transmitida de un cuerpo a otro, lo que produce cambios de superficie o volumen. Se propaga por conducción, convección o radiación.

Científicos como Boltzmann, Clausius y Maxwell contribuyeron al entendimiento de estos conceptos. Clausius y Boltzmann consideraron que las partículas que componen la materia están en movimiento, poseyendo una energía cinética relacionada con su temperatura.

Boltzmann creó un modelo que explica muchas propiedades macroscópicas del movimiento de las partículas, mientras que Clausius estudió los procesos de transferencia de energía y las propiedades de la entropía.

Fórmulas de Calor

Calor específico: ce = Q / (M * T)

Capacidad calorífica: c = Q / T

Energía Calorífica y Motores

El calentamiento global es resultado del efecto invernadero, que atrapa el calor del sol en la Tierra.

Las celdas solares convierten la energía solar en electricidad al exponerse al sol, lo que provoca el movimiento de electrones.

Las energías limpias, como la solar y eólica, son fuentes de energía cinética renovables.

Existen diferentes tipos de plantas generadoras de energía en México:

• Hidroeléctricas (12 plantas): utilizan la fuerza del agua.
• Termoeléctricas (22 plantas): utilizan petróleo, gas y diésel.
• Carboeléctricas (2 plantas): utilizan carbón.
• Nucleoeléctricas (1 planta): utilizan uranio.
• Geotérmicas (2 plantas): utilizan vapor del subsuelo.
• Eoloeléctricas (2 plantas): utilizan la fuerza del viento.

Partículas y Estados de la Materia

Toda la materia está formada por partículas en constante movimiento que interactúan entre sí con mayor o menor intensidad. La distancia entre partículas, especialmente en los gases, es grande en comparación con su tamaño.

Estados de la Materia y sus Transiciones

• Sublimación
• Fusión
• Evaporación
• Condensación
• Solidificación
• Sublimación inversa

Temperatura y Equilibrio

Las escalas de temperatura fueron creadas por Daniel Fahrenheit, Lord Kelvin y Anders Celsius.

La temperatura es el grado o nivel térmico de un cuerpo o ambiente.

La dilatación es la expansión de ciertos cuerpos, generalmente por cambios de temperatura, como en las tuberías.

Electricidad y sus Principios

La electricidad es una propiedad física basada en la atracción o repulsión entre partículas de materia debido a la presencia de electrones (cargas negativas).

Cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen.

La energía eléctrica produce efectos luminosos, mecánicos, caloríficos y químicos. Se genera a través de un transmisor eléctrico que crea una corriente eléctrica basada en el movimiento de electrones.

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados que permiten generar, transportar y utilizar energía eléctrica.

Ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que la diferencia de potencial (voltaje) entre los extremos de un conductor es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por él.

Conceptos Eléctricos

• Corriente: fenómeno físico causado por el desplazamiento de cargas eléctricas (Ampere - A).
• Voltaje: magnitud que establece la diferencia de potencial eléctrico (Volt - V).
• Resistencia: oposición al flujo de corriente eléctrica (Ohmio - Ω).
• Conductor: material que ofrece poca resistencia al movimiento de cargas eléctricas.
• No conductor (aislante): material que ofrece alta resistencia al movimiento de cargas eléctricas (goma, madera, plástico, cerámica).

Circuitos Eléctricos

Circuito en Serie

Los elementos se conectan uno a continuación del otro, y su resistencia total es la suma de las resistencias individuales.

Circuito en Paralelo

Los elementos se conectan de manera que sus terminales coinciden, y la inversa de la resistencia total es la suma de las inversas de las resistencias individuales.

Magnetismo y Electricidad

El magnetismo y la electricidad son dos aspectos de una misma fuerza fundamental. Al acelerar un imán, se produce una corriente eléctrica, y al variar el flujo de electricidad, se origina un campo magnético.