Fundamentos de Termodinámica y Fenómenos Ondulatorios

Sección 7: Termodinámica y Transferencia de Energía

• Calor: Es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura. El calor es energía en tránsito.
• Trabajo y Calor: Son diferentes maneras de expresar la transferencia de energía entre dos cuerpos.
• Temperatura: Es una medida de la velocidad media de las partículas que forman un cuerpo.
• Energía interna: Se define como la suma de las energías cinética y potencial de las partículas que componen el cuerpo.
• Escalas termométricas: Las relaciones entre las diferentes escalas son:
  • T(°C) / 100 = (T(°F) - 32) / 180
  • T(K) = T(°C) + 273
• Equilibrio térmico: Dos cuerpos están en equilibrio térmico cuando poseen la misma temperatura.
• Equivalente mecánico del calor: Se define mediante la relación: 1 J = 0,24 cal; 1 cal = 4,18 J.
• Energía absorbida o transmitida: La energía transferida cuando hay un cambio de temperatura depende de la masa, el calor específico y la variación de temperatura: Q = mcΔT.
• Cambio de estado: Ocurre a temperatura constante y la energía transferida depende de la masa y el calor latente: Q = mL.
• Dilatación térmica: Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las partículas y la separación entre ellas, provocando que el cuerpo se expanda.
• Principio de conservación de la energía: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Sin embargo, con el tiempo, su calidad para realizar trabajo útil disminuye (entropía).
• Máquina térmica: Dispositivo que convierte parte de la energía térmica transferida como calor en trabajo. Su eficiencia se define como: η = W / Q.

Fenómenos Ondulatorios

• Onda: Es una perturbación que se propaga en el espacio, generalmente una vibración, que transmite energía de un lugar a otro sin transporte de materia.
• Transporte de energía: La energía transportada por una onda es directamente proporcional al cuadrado de su amplitud y al cuadrado de su frecuencia.
• Ondas mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse; no se propagan en el vacío.
• Ondas electromagnéticas: Se propagan en el vacío y lo hacen más rápidamente que en cualquier otro medio.
• Clasificación según la dirección:
  • Ondas longitudinales: La dirección de la vibración de las partículas y la dirección de propagación de la onda coinciden.
  • Ondas transversales: La dirección de la vibración es perpendicular a la dirección de propagación.