Principios de Energía y Transferencia de Calor

Conceptos Fundamentales de Energía y Termodinámica

Definiciones de Energía y Trabajo

• La energía de enlace gravitacional es la energía que posee un satélite en su órbita.
• El trabajo mecánico es el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo por el desplazamiento de este en la dirección de la fuerza.
• La energía almacenada es la capacidad de los cuerpos o un sistema físico para realizar un trabajo.
• La energía potencial es la energía almacenada que posee un cuerpo como resultado de su posición.
• La energía eólica es la energía que tiene el aire debido a su movimiento.
• La energía hidráulica es la energía que tiene el agua debido a su movimiento.
• La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento.
• La energía mecánica es la suma de la energía cinética y potencial de un sistema de referencia dado.
• La ley de la conservación de la energía afirma que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
• La energía solar llega a la Tierra en forma de ondas electromagnéticas y fotones.

Conceptos de Calor y Temperatura

• El calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura entre ellos.
• La temperatura es el indicador de qué tan caliente o frío se encuentra un cuerpo.
• La dilatación es la variación de volumen de un cuerpo cuando experimenta un cambio de temperatura.
• El equilibrio térmico ocurre cuando dos cuerpos con diferente temperatura se ponen en contacto y tienden a adquirir la misma temperatura.
• El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una masa de sustancia.
• La caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1°C.
• La convección es un proceso de transferencia de energía calorífica por el movimiento de un fluido.
• La radiación es un proceso por el cual se transfiere calor desde un cuerpo de alta temperatura a un cuerpo de baja temperatura mediante ondas electromagnéticas.

Aplicaciones y Ejemplos Prácticos

• La energía de enlace gravitacional de un satélite se incrementa al aumentar la altura de su órbita.
• Para realizar trabajo es necesario desplazar un cuerpo.
• En el caso de una bola de billar a 1m de altura, en diferentes configuraciones, se efectúa igual trabajo.
• La energía potencial de un cuerpo se incrementa al aumentar su altura con respecto al piso.
• La energía cinética de un cuerpo disminuye al disminuir su velocidad.
• En el experimento de Joule, se comprobó que 1 caloría = 4.2 Joules.
• El aparato similar al mostrado en la figura permitió a Joule medir la energía mecánica necesaria para elevar la temperatura de una cantidad de agua.
• La energía solar se puede transformar en energía eléctrica.
• Si un cuerpo caliente se pone en contacto con un cuerpo frío, la transferencia de calor es por conducción.
• El calor deja de transferirse entre dos cuerpos cuando tienen la misma temperatura.
• Si se coloca sobre una mesa un bloque de madera y una placa de metal con la misma temperatura, al tocar la placa de metal se siente más fría porque el metal conduce mejor el calor de tu cuerpo que la madera.
• Un bote cuya tapa está apretada puede destaparse con facilidad haciendo fluir agua caliente sobre ella porque aumenta su volumen (dilatación).
• Si se calienta 1L de agua y se eleva su temperatura 10°C, al suministrar la misma energía a 2L de agua, la temperatura aumentará 5°C.
• Si se tiene 1L de agua a 20°C y se agrega otro litro de agua a 40°C, la temperatura de la mezcla será de 30°C.
• Un ejemplo práctico de la transferencia de energía por ondas es un temblor (aunque más comúnmente se asocia con ondas sísmicas, la radiación es un ejemplo de transferencia por ondas).