Fundamentos de Física: Conceptos Esenciales de Magnitudes y Termodinámica

Magnitudes Físicas: Definición y Clasificación

Una magnitud física es una cantidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida dicha magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el patrón de referencia. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.

Tipos de Magnitudes Físicas

• Las magnitudes escalares son aquellas que quedan completamente definidas por un número y las unidades utilizadas para su medición.
• Las magnitudes vectoriales son aquellas que quedan caracterizadas por una cantidad (intensidad o módulo), una dirección y un sentido.

Unidades Fundamentales del Sistema Internacional

Las siete unidades fundamentales, de las cuales derivan todas las demás, son: longitud, tiempo, masa, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e intensidad luminosa.

Equilibrio Térmico

El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente presentaban temperaturas diferentes. Una vez que las temperaturas se equiparan, se suspende el flujo de calor, alcanzando ambos cuerpos el equilibrio térmico.

Para determinar la temperatura de una sustancia o cuerpo, se utiliza un dispositivo que permite medir la temperatura. Este dispositivo se denomina termómetro.

Energía Interna (U)

En física, la energía interna (U) de un sistema es un reflejo de la energía a escala microscópica. Más concretamente, se define como la suma de:

• La energía cinética interna, es decir, la suma de las energías cinéticas de las partículas que forman un cuerpo respecto al centro de masa del sistema.
• La energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas partículas.^[1]

Cambio de Estado de la Materia

En física y química se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que haya un cambio en su composición química.^[1] Los tres estados más estudiados y comunes en la Tierra son el sólido, el líquido y el gaseoso; no obstante, el estado de agregación más común en el Universo es el plasma, material del que están compuestas las estrellas (si se descarta la materia oscura).

Máquinas Térmicas

Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de la energía de un fluido que experimenta un cambio significativo en su densidad al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.