Principios de Calorimetría y Acústica Física

Termodinámica y Calorimetría

Calor Específico (Ce)

El calor específico es el calor que necesita un kilogramo de una sustancia para que aumente su temperatura 1 grado. Es una propiedad característica de cada sustancia.

• Unidades en el SI: J/(kg · K) o cal/(g · ºC).
• Equivalencias: 1 J = 0,24 cal; 1 cal = 4,18 J.

Calor Latente (L)

Es el calor necesario para que 1 kg de una sustancia pura cambie de estado a la temperatura constante (cte) de dicho cambio.

• Si se trata de una fusión, se representa como L_f.
• Si es una vaporización, se representa como L_v.

Unidades en el SI: J/kg o cal/g.
Fórmula: Q = m · L

Intercambio de Calor

En un sistema aislado, el calor cedido es igual al calor absorbido:
Q_cedido = Q_absorbido

Fórmula general: M₁ · Ce₁ · (T₁ - T_eq) = M₂ · Ce₂ · (T_eq - T₂)

Ejemplo Práctico

Datos:

• Hielo: M₁ = 1 kg, T₁ = -80 ºC.
• Agua: M₂ = 5 kg, T₂ = 50 ºC.

Ecuación: M₁ · Ce₁ · (T₁ - T_eq) = M₂ · Ce · (0 - (-80)) + M₂ · L_f (hielo) + M₂ · Ce (agua) · (T_eq - 0)

Movimiento Ondulatorio

Magnitudes Fundamentales

• Velocidad (v): v = s/t. En el SI se mide en m/s. Es la distancia que la onda recorre en cada unidad de tiempo.
• Longitud de onda (λ): En el SI se mide en m. Es la distancia que separa dos puntos consecutivos de dicha onda que vibran de idéntica manera.
• Periodo (T): En el SI se mide en s (segundos). Es el tiempo que tarda la perturbación en recorrer una longitud de onda. Coincide con el tiempo que tarda un punto en realizar una vibración completa.
• Frecuencia (f): Es el número de vibraciones que realiza un punto en la unidad de tiempo. En el SI se mide en Hz (hercios), que significa "por segundo".
• Amplitud (A): Separación máxima que alcanza, desde la posición de equilibrio, cada uno de los puntos oscilantes del medio. En el SI se mide en m.
• Intensidad (I): De un movimiento ondulatorio es la cantidad de energía que pasa, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a la potencia por unidad de superficie.
  • SI: W/m²
  • Fórmulas: I = E / (S · t); I = P / S

El Sonido

Propiedades del Sonido

• Eco: La superficie reflectante debe estar como mínimo a 17 m. Al propagarse a 340 m/s, el sonido recorrerá en una décima de segundo los 34 m de ida y vuelta.
• Reverberación: Ocurre cuando la distancia es menor de 17 m. Es una mezcla del fenómeno de la reflexión y de las interferencias.

Cualidades del Sonido

• Intensidad física: Energía que pasa en un segundo a través de la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección de propagación del sonido. La sensación que se produce en el oído al percibir cierta intensidad de sonido se llama nivel de intensidad sonora o sonoridad.
• Timbre: Permite que dos sonidos de la misma intensidad y del mismo tono se diferencien entre sí.
• Tono: Permite distinguir los sonidos agudos de los graves. Depende de su frecuencia, que se mide en hercios (Hz).