Conceptos Esenciales de la Física: Propiedades de la Materia, Masa, Calor y Energía

Propiedades Fundamentales de la Materia

La materia presenta dimensiones y ocupa lugar en el espacio. También posee inercia, que es la resistencia que opone a modificar su estado de reposo o de movimiento. Además, la materia causa gravedad o gravitación, que es la atracción que actúa entre objetos materiales.

Masa, Peso e Inercia

Es crucial entender que masa y peso no son lo mismo:

• La masa de un objeto mide su inercia.
• El peso de este objeto en la Tierra es la fuerza con que esta lo atrae hacia sí.

Escalas de Observación

La escala de observación del mundo material que percibimos con nuestros sentidos es limitada. La física nos permite explorar dimensiones mucho más allá de nuestra percepción:

• Escala atómica: 0.000000000000001 m (aproximadamente $10^{-15}$ m) es el tamaño aproximado del núcleo de un átomo.
• Escala cosmológica: 100000000000000000000000000 m (aproximadamente $10^{26}$ m) es el diámetro estimado del universo.

Nota sobre notación: $1 \times 10 \times 10 \times 10 \times 10 = 10000^4$.

Transformación de la Materia y la Energía

La materia se transforma. Por ejemplo, lo que era hielo, al final ya no lo es. La transformación de la materia ha sido posible por la participación de un agente físico: el calor transferido desde un ambiente a mayor temperatura.

En un proceso de transferencia térmica, el hielo aumenta su temperatura (Tª) hasta derretirse. La Tª del café disminuye cuando entra en contacto [con el hielo]. Los cuerpos en contacto jamás podrán aumentar su Tª [simultáneamente en este proceso].

La energía es la capacidad que tienen los cuerpos o sistemas materiales de transferir calor.

Formas de Energía

La energía se manifiesta de diversas maneras. A continuación, se describen las principales formas:

• Energía Mecánica: Es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de moverse a una determinada velocidad.
• Energía Química: Es la energía que se desprende o se absorbe en las reacciones químicas.
• Energía Interna: Es una denominación que engloba todas las formas de energía existentes en el interior de un cuerpo.
• Energía Eléctrica: Es la energía que produce una pila o la batería de un coche, capaz de hacer girar un motor y poner en movimiento un vehículo.
• Energía Electromagnética: Es la energía que transportan las ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio y la televisión, los hornos microondas, los rayos infrarrojos, etc.
• Energía Térmica: Es la energía debida al movimiento de átomos o moléculas que componen un cuerpo. La Tª es la medida de la energía térmica de un cuerpo material. La energía térmica que se transmite debido a una diferencia de Tª recibe el nombre de calor.
• Energía Nuclear: Es la energía que se libera en los procesos de fisión nuclear.

Leyes de la Energía y el Calor

La energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro. Toda forma de energía puede transformarse íntegramente en calor, pero no puede transformarse por completo en otras formas de energía.

h4. Energía Térmica y Temperatura

Se denomina energía térmica a la energía cinética media de un conjunto muy grande de partículas. La Tª es la medida de la energía térmica de una sustancia.

h4. Equilibrio Térmico y Transferencia de Calor

Cuando dos sistemas o cuerpos que se encuentran en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor Tª transfiere energía térmica al de menor Tª hasta conseguir el equilibrio térmico.

El calor es la transferencia de energía de un sistema o cuerpo que se halla a mayor Tª a otro de menor temperatura. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor Tª al de menor Tª, y se mide en unidades de energía, el Julio (J).