Principios de Física: Mecánica y Fenómenos Térmicos

Energía y Mecánica

Tipos de Energía

• E.P. (Energía Potencial): Energía que posee un cuerpo dependiendo de su posición o altura respecto de la superficie terrestre. Su fórmula es: Ep = m · g · h
• E.C. (Energía Cinética): Energía que posee un cuerpo en función de la velocidad que tenga en su movimiento. Su fórmula es: Ec = ½ · m · v²
• E.M. (Energía Mecánica): Suma de las energías cinética (C) y potencial (P) que posee un cuerpo en un instante dado. Su fórmula es: Em = Ep + Ec

Principio de Conservación y Magnitudes Físicas

P.Cons. (Principio de Conservación): En todo sistema sobre el que no actúen fuerzas externas al mismo, la energía mecánica total permanece siempre constante.

Trabajo (W): Magnitud física de tipo escalar que resulta de la aplicación de una fuerza que modifica la posición de un cuerpo. Su fórmula es: W = F · s · cosα

Potencia (P): Cantidad de trabajo que se realiza en un sistema por unidad de tiempo. Su fórmula es: P = W / t

Termodinámica: Temperatura y Calor

Conceptos Básicos

Temperatura: Medida de la energía cinética media que poseen las partículas de un cuerpo en un cierto estado.

Calor: Forma de transferencia de energía entre dos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura.

Mecanismos de Transferencia de Calor

• Conducción: Se produce cuando el calor se transfiere de unas partículas a otras sin desplazamiento de materia.
• Convección: Se produce mediante un desplazamiento de materia provocado por la diferencia de temperatura.
• Radiación: Se produce mediante una onda electromagnética que se puede desplazar a través del vacío.

Propiedades Térmicas de la Materia

Capacidad calorífica: Es la cantidad de calor que hay que suministrar a una sustancia para que su temperatura aumente 1 K.

Calor específico (Ce): Cantidad de calor que hay que suministrar a un kg de una sustancia para elevar un °C o K su temperatura. Su fórmula es: Q = m · Ce · Δt

Calor latente (L): Cantidad de calor por unidad de masa que hay que aportar o extraer de una sustancia para producir en ella un cambio de estado. Su fórmula es: Q = m · L

Dilatación Térmica

Dilatación: Modificación en el tamaño o dimensiones de un cuerpo como consecuencia de una pérdida o ganancia de calor.

Tipos de Dilatación

• Dilatación lineal: Aquella en la que las dimensiones de un cuerpo varían significativamente en un solo valor. Su fórmula es: l = lo(1 + α · Δt)
• Dilatación superficial: Se produce cuando el tamaño del cuerpo varía significativamente en dos dimensiones. Su fórmula es: S = So(1 + β · Δt)
• Dilatación cúbica: Se produce cuando la variación del tamaño de un cuerpo es significativa en las tres dimensiones. Su fórmula es: V = Vo(1 + γ · Δt)
• Dilatación de gases: Sigue la misma estructura que la cúbica: V = Vo(1 + γ · Δt), donde γ = 1/273 K⁻¹