Termodinámica
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Termodinámica: La termodinámica es el estudio de la temperatura, del calor y del intercambio de energía.
Calor como una sustancia material fluida, invisible, y sin peso; esta sustancia se llamó "calórico" no podía ser creada ni destruida pero sí transferida de un cuerpo a otro.
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y moléculas individuales de una sustancia. Cuando se agrega calor a una sustancia, sus átomos o moléculas se mueven más rápido y su temperatura se eleva, o viceversa.
Equilibrio térmico: Todos los cuerpos tienen una energía llamada energía interna. La cantidad de energía interna de un cuerpo es muy difícil de establecer ya que las partículas que forman un cuerpo tienen energías muy variadas. Tienen energías de tipo eléctrico, de rotación, de traslación y vibración debido a los movimientos que poseen.
Interpretación Microscópica del equilibrio Térmico: En particular, el concepto de equilibrio térmico ésta ligado al concepto de temperatura al decir que dos sistemas en equilibrio térmico tienen la misma temperatura. Desde un punto de vista microscópico.
Interpretación Macroscópica del Equilibrio Térmico: Microscópicamente la energía cinética promedio de las partículas de un sistema es lo que en la Termodinámica se llama energía interna, que es una energía que depende casi exclusivamente de la temperatura del sistema. A mayor energía cinética promedio de las partículas que constituyen un sistema, mayor energía interna y, en general, mayor temperatura del sistema.
Escala Termométrica:
_Para establecer la escala termométrica se toma dos temperaturas de referencia ejemplo: el hielo en fusión y el agua en ebullición.
_Se divide el rango en partes iguale que se llamaran grados de temperatura
Las escalas que se utilizan corrientemente son:
_Centígrada o Celsius
_ Fahrenheit
Escalas de Temperatura: En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura; entre ellas están la escala Celsius -también conocida como escala centígrada-, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodinámica internacional (véase Termómetro).
Calor como una forma de Energía: El calor es energía en tránsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un objeto de temperatura baja a un objeto de temperatura alta si no se realiza trabajo.
Unidades de Calor: En las ciencias físicas, la cantidad de calor se expresa en las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en julios. Otra unidad es la caloría, definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua a 1 atmósfera de presión desde 15 hasta 16 °C. Esta unidad se denomina a veces caloría pequeña o caloría gramo para distinguirla de la caloría grande, o kilocaloría, que equivale a 1.000 calorías y se emplea en nutrición.
Calor latente: La cantidad de calor necesaria para producir un cambio de fase se llama calor latente; existen calores latentes de sublimación, fusión y vaporización. El calor que se absorbe sin cambiar la temperatura del agua es el calor latente; no se pierde, sino que se emplea en transformar el agua en vapor y se almacena como energía en el vapor.
Cantidad de Calor: La cantidad de calor (Q) se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m), cuando su temperatura varía en un número determinado de grados.
Calor Específico: El calor específico se define como la capacidad acalórica de la unidad de masa. y equivale también a la cantidad de calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura en un grado.
Existen tres mecanismos de transferencia de calor:
_Conducción
_Convección
_Radiación
La conducción: es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras
La convección: es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia
Radiación: Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportados por ondas electromagnéticas o fotones, por lo recibe el nombre de radiación electromagnética.
Dilatación Térmica: SE DEFINE COMO EL AUMENTO DE VOLUMEN QUE OCURRE EN UN CUERPO DEBIDO AL AUMENTO DE SU TEMPERATURA. POR LO GENERAL LOS SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES SE DILATAN CUANDO AUMENTA LA TEMPERATURA Y SE CONTRAEN CUANDO ESTA DISMINUYE.
Dilatación Lineal: Es aquella en la que predomina la variación en una (1) dimensión de un cuerpo, es decir: el largo. Ejemplo : dilatación en hilos, cabos y barras.
Coeficiente de Dilatación Lineal: Puede definirse como el cambio de longitud por unidad de longitud por grado de cambio de la temperatura. Para calcular el coeficiente de dilatación lineal se emplea la siguiente ecuación: á = L f-Lo ; Lo (T f - To)
Dilatación Superficial: Es aquella en la que predomina la variación en dos (2) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo y el ancho.
Coeficiente de Dilatación Cúbica: Al conocer el coeficiente de dilatación cúbica de una sustancia, se puede calcular el volumen que tendrá al variar su temperatura.
Ley de Hooke: Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo.
Movimiento Armónico Simple: Es un movimiento periódico de vaivén, en el que un cuerpo oscila a un lado y a otro de su posición de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo.
Elementos del Movimiento de Armónicos Simple:
Oscilación o vibración: es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias.
Elongación: es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio.
Periodo: es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se designa con la letra "t".
Frecuencia: es el número de oscilación o vibración realizadas en la unidad de tiempo.
Posición de equilibrio: es la posición en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante.
Oscilación libre :En el caso en que un sistema reciba una única fuerza y oscile libremente hasta detenerse por causa de la amortiguación, recibe el nombre de oscilación libre.
Oscilación Amortiguada: En la naturaleza existe lo que se conoce como fuerza de fricción (o rozamiento), que es el producto del choque de las partículas (moléculas) y la consecuente transformación de determinadas cantidades de energía en calor. Ello resta cada vez más energía al movimiento (el sistema oscilando), produciendo finalmente que el movimiento se detenga. Esto es lo que se conoce como oscilación amortiguada.
Oscilación Forzada: Debe tenerse en cuenta que no siempre que se aplica una fuerza periódica sobre un sistema se produce una oscilación forzada. La generación de una oscilación forzada dependerá de las características de amortiguación del sistema generador y de las del resonador, en particular su relación.
Relación entre M.A.S Y el movimiento Circulas uniforme: cuando un objeto gira con movimiento circular uniforme en una trayectoria circular, el movimiento de la proyección del objeto sobre el diámetro es un movimiento armónico simple.
Movimiento Armónico Amortiguado: el movimiento está amortiguado, salvo que alguna fuerza externa lo mantenga. Si el amortiguamiento es mayor que cierto valor crítico, el sistema no oscila, sino que regresa a la posición de equilibrio. La rapidez con la que se produce este regreso depende de la magnitud del amortiguamiento, pudiéndose dar dos casos distintos: el sobreamortiguamiento y el movimiento críticamente amortiguado.
Onda: Es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío
Elementos de la Onda:
Cresta: es la parte más elevado de una onda.
Valle: es la parte más baja de una onda.
Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.
Longitud de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas.
Período (T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.
Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.
Clasificación de las Ondas:
Ondas mecánicas: Son aquellas que para propagarse necesitan de un medio físico (sólido, líquido o gas). Se basan en la elasticidad de la materia.
Ondas electromagnéticas: Son aquellas que para poder propagarse no necesitan un medio físico. Estas ondas son creadas por campos eléctricos y magnéticos variables.
Ondas transversales: Son aquellas en las cuales la dirección de propagación es perpendicular a la dirección de vibración.
Ondas longitudinales: Son aquellas en la cuales las partículas vibran en la misma dirección de propagación.
Unidades de Longitud de Ondas y sus Frecuencias
_La longitud de onda se mide en metros (m) en el sistema MKS o Sistema Internacional, en el sistema cgs se mide en centímetros (cm), también se usa la micra (µ) sobre todo para longitudes de onda como la de la luz.
_La frecuencia se mide en Hertz su abreviación es el Hz y representa.
Calor como una sustancia material fluida, invisible, y sin peso; esta sustancia se llamó "calórico" no podía ser creada ni destruida pero sí transferida de un cuerpo a otro.
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y moléculas individuales de una sustancia. Cuando se agrega calor a una sustancia, sus átomos o moléculas se mueven más rápido y su temperatura se eleva, o viceversa.
Equilibrio térmico: Todos los cuerpos tienen una energía llamada energía interna. La cantidad de energía interna de un cuerpo es muy difícil de establecer ya que las partículas que forman un cuerpo tienen energías muy variadas. Tienen energías de tipo eléctrico, de rotación, de traslación y vibración debido a los movimientos que poseen.
Interpretación Microscópica del equilibrio Térmico: En particular, el concepto de equilibrio térmico ésta ligado al concepto de temperatura al decir que dos sistemas en equilibrio térmico tienen la misma temperatura. Desde un punto de vista microscópico.
Interpretación Macroscópica del Equilibrio Térmico: Microscópicamente la energía cinética promedio de las partículas de un sistema es lo que en la Termodinámica se llama energía interna, que es una energía que depende casi exclusivamente de la temperatura del sistema. A mayor energía cinética promedio de las partículas que constituyen un sistema, mayor energía interna y, en general, mayor temperatura del sistema.
Escala Termométrica:
_Para establecer la escala termométrica se toma dos temperaturas de referencia ejemplo: el hielo en fusión y el agua en ebullición.
_Se divide el rango en partes iguale que se llamaran grados de temperatura
Las escalas que se utilizan corrientemente son:
_Centígrada o Celsius
_ Fahrenheit
Escalas de Temperatura: En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura; entre ellas están la escala Celsius -también conocida como escala centígrada-, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodinámica internacional (véase Termómetro).
Calor como una forma de Energía: El calor es energía en tránsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un objeto de temperatura baja a un objeto de temperatura alta si no se realiza trabajo.
Unidades de Calor: En las ciencias físicas, la cantidad de calor se expresa en las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en julios. Otra unidad es la caloría, definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua a 1 atmósfera de presión desde 15 hasta 16 °C. Esta unidad se denomina a veces caloría pequeña o caloría gramo para distinguirla de la caloría grande, o kilocaloría, que equivale a 1.000 calorías y se emplea en nutrición.
Calor latente: La cantidad de calor necesaria para producir un cambio de fase se llama calor latente; existen calores latentes de sublimación, fusión y vaporización. El calor que se absorbe sin cambiar la temperatura del agua es el calor latente; no se pierde, sino que se emplea en transformar el agua en vapor y se almacena como energía en el vapor.
Cantidad de Calor: La cantidad de calor (Q) se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m), cuando su temperatura varía en un número determinado de grados.
Calor Específico: El calor específico se define como la capacidad acalórica de la unidad de masa. y equivale también a la cantidad de calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura en un grado.
Existen tres mecanismos de transferencia de calor:
_Conducción
_Convección
_Radiación
La conducción: es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras
La convección: es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia
Radiación: Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportados por ondas electromagnéticas o fotones, por lo recibe el nombre de radiación electromagnética.
Dilatación Térmica: SE DEFINE COMO EL AUMENTO DE VOLUMEN QUE OCURRE EN UN CUERPO DEBIDO AL AUMENTO DE SU TEMPERATURA. POR LO GENERAL LOS SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES SE DILATAN CUANDO AUMENTA LA TEMPERATURA Y SE CONTRAEN CUANDO ESTA DISMINUYE.
Dilatación Lineal: Es aquella en la que predomina la variación en una (1) dimensión de un cuerpo, es decir: el largo. Ejemplo : dilatación en hilos, cabos y barras.
Coeficiente de Dilatación Lineal: Puede definirse como el cambio de longitud por unidad de longitud por grado de cambio de la temperatura. Para calcular el coeficiente de dilatación lineal se emplea la siguiente ecuación: á = L f-Lo ; Lo (T f - To)
Dilatación Superficial: Es aquella en la que predomina la variación en dos (2) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo y el ancho.
Coeficiente de Dilatación Cúbica: Al conocer el coeficiente de dilatación cúbica de una sustancia, se puede calcular el volumen que tendrá al variar su temperatura.
Ley de Hooke: Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo.
Movimiento Armónico Simple: Es un movimiento periódico de vaivén, en el que un cuerpo oscila a un lado y a otro de su posición de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo.
Elementos del Movimiento de Armónicos Simple:
Oscilación o vibración: es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias.
Elongación: es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio.
Periodo: es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se designa con la letra "t".
Frecuencia: es el número de oscilación o vibración realizadas en la unidad de tiempo.
Posición de equilibrio: es la posición en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante.
Oscilación libre :En el caso en que un sistema reciba una única fuerza y oscile libremente hasta detenerse por causa de la amortiguación, recibe el nombre de oscilación libre.
Oscilación Amortiguada: En la naturaleza existe lo que se conoce como fuerza de fricción (o rozamiento), que es el producto del choque de las partículas (moléculas) y la consecuente transformación de determinadas cantidades de energía en calor. Ello resta cada vez más energía al movimiento (el sistema oscilando), produciendo finalmente que el movimiento se detenga. Esto es lo que se conoce como oscilación amortiguada.
Oscilación Forzada: Debe tenerse en cuenta que no siempre que se aplica una fuerza periódica sobre un sistema se produce una oscilación forzada. La generación de una oscilación forzada dependerá de las características de amortiguación del sistema generador y de las del resonador, en particular su relación.
Relación entre M.A.S Y el movimiento Circulas uniforme: cuando un objeto gira con movimiento circular uniforme en una trayectoria circular, el movimiento de la proyección del objeto sobre el diámetro es un movimiento armónico simple.
Movimiento Armónico Amortiguado: el movimiento está amortiguado, salvo que alguna fuerza externa lo mantenga. Si el amortiguamiento es mayor que cierto valor crítico, el sistema no oscila, sino que regresa a la posición de equilibrio. La rapidez con la que se produce este regreso depende de la magnitud del amortiguamiento, pudiéndose dar dos casos distintos: el sobreamortiguamiento y el movimiento críticamente amortiguado.
Onda: Es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío
Elementos de la Onda:
Cresta: es la parte más elevado de una onda.
Valle: es la parte más baja de una onda.
Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.
Longitud de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas.
Período (T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.
Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.
Clasificación de las Ondas:
Ondas mecánicas: Son aquellas que para propagarse necesitan de un medio físico (sólido, líquido o gas). Se basan en la elasticidad de la materia.
Ondas electromagnéticas: Son aquellas que para poder propagarse no necesitan un medio físico. Estas ondas son creadas por campos eléctricos y magnéticos variables.
Ondas transversales: Son aquellas en las cuales la dirección de propagación es perpendicular a la dirección de vibración.
Ondas longitudinales: Son aquellas en la cuales las partículas vibran en la misma dirección de propagación.
Unidades de Longitud de Ondas y sus Frecuencias
_La longitud de onda se mide en metros (m) en el sistema MKS o Sistema Internacional, en el sistema cgs se mide en centímetros (cm), también se usa la micra (µ) sobre todo para longitudes de onda como la de la luz.
_La frecuencia se mide en Hertz su abreviación es el Hz y representa.