24 abr 2023

Introducción al mundo de la física





Vivimos en un planeta donde todo está en constante movimiento y cambios en los cuerpos. Siempre buscando una explicación de los movimientos y los cambios de la naturaleza. Si todo fuera igual no sería necesario averiguar ni estudiar del porqué se mueven o porque cae un objeto, como se mueve, que lo hace mover, y que hace que cambie la masa. Tampoco existiría la ciencia y no le encontraríamos explicación a estos fenómenos. Por eso es que la física estudia las propiedades de la materia, la energía y trata de establecer las leyes que explican los fenómenos naturales.


La palabra termodinámica viene de las palabras griegas:
 therme: que significa calor 
dymanis: que significa fuerza.

SADI CARTON (1796-1832). Ingeniero mecánico, científico y militar francés y es considerado el padre de la Termodinámica.


La termodinámica se encarga de estudiar las transformaciones de calor en trabajo y viceversa. También las transformaciones de energía son estudiadas por medio de observaciones y experimentaciones permitiendo obtener resultados y conclusiones verdaderas. ya que es una ciencia exacta.

Los sistemas termodinámicos alcanzan " estados de equilibrio termodinámico " concepto que explicaremos más adelante. Cuando hablamos del estado de un sistema siempre nos referimos a estados de equilibrio, ya que la termodinámica solo se ocupa de estos.

Tipos de sistemas:
  1. Abierto: Intercambia energía y materia con el medio exterior.
  2. Cerrado: Intercambiar energía, pero no materia.
  3. Aislado: No hay intercambio ni de energía ni de materia.


En la enseñanza de la física, el objetivo es enseñar a pensar y razonar, y para eso se debe estimular el aprendizaje por problemas, no sólo teóricos, sino que también prácticos. El aprendizaje por problemas debe tender a terminar con la clase magistral y fomentar el trabajo en grupo de los alumnos, con el propósito de que aprendan por sí solos.

 

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23 abr 2023

Temperatura

 El planeta tierra tiene diferentes temperaturas, entre ellas encontramos los siguientes: Cálido, (intertropical), templado y frio (polar). La física ha sido esencial para determinar la temperatura atmosférica, cambio climático y movimientos de la tierra, de la siguiente manera se definen los tipos climáticos:

  • Macrotérmicos: altas temperaturas
  • Mesotérmicos: climas templados
  • Microtérmico: bajas temperaturas.                                                                                                       
El planeta está en constante movimiento y cambios de masa, cambios de temperatura, si no hubiese estos cambios no existiría la ciencia física ya que es encargada de estudiar, calcular y medir la temperatura y la masa. 

las escalas de temperatura son las que se utilizan para determinar la temperatura de un cuerpo midiendo en grados. Una escala de temperatura es un método para expresar las temperaturas en un número.




Las unidades de temperatura más utilizadas son:

  • Fahrenheit 

El físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), invento el termómetro del alcohol en 1709 y en 1714 el termómetro de mercurio. La escala de temperatura fue desarrollada en 1724. En su propia escala midió la temperatura del agua en 212°F punto de ebullición, 32°F representa el punto de congelación del agua.

  • Celsius

El astrónomo Andrés Celsius (1701-1744), invento la escala centígrada en 1742.
Esta escala anteriormente llamada centígrada, a1 atm de presión el agua con hielo se encuentra
0°C y el agua hirviendo a 100°C (temperatura de ebullición).

  • Kelvin

Lord William Kelvin (1824- 1907), un físico Escoses que invento la escala en 1854.

Esta escala es aceptada como medida en el sistema internacional (S.I.) y no se calibra en función
a los puntos de congelación y ebullición del agua, sino en términos de la energía misma el 0K se
asigna al «cero absoluto» la cual corresponde a –273°C, en esta escala las divisiones son iguales
a las de la escala Celsius, y así la temperatura de fusión del hielo es de 273 K.

 Para medir la temperatura se necesita la siguiente formula:

                               T = k.  <Ec>   

T -Temperatura: Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Kelvin (K)     

k - Constante universal: se trata de una constante igual para todos los gases. La unidad de medida en el Sistema Universal es el Kelvin partido en Julio (K/J).

<Ec> Energía cinética promedio de las moléculas de los gases. Su unidad de medida en el Sistema Universal es el Julio (J)   

                            

  Instrumentos de medición de temperatura:

TERMOMETRO DE MAXIMA Y MINIMA

Una de las herramientas más antiguas, inventado en el año de 1782, lo utilizaban para medir la temperatura atmosférica.

 

TERMOMETRO METALICO

Esta herramienta fue creada para soportar altas temperaturas, son utilizados en la farmacéutica, industria alimentaria y en la química.


PIRÓMETRO

Herramienta que permite medir la temperatura de los metales o una superficie sin necesidad de tener contacto. 


TERMO-HIDRÓGRAFO

Esta herramienta fue diseñada para medir la temperatura y humedad del aire de manera simultánea.

TERMOMETRO DIGITAL

Son termómetros que marcan la temperatura de la misma manera que un reloj digital marca la hora.

  • Video con explicación de lo que es la Temperatura y de cómo hacer conversiones de unidades de temperatura.   
                  

22 abr 2023

Calorimetría

La Calorimetría es la parte de la física que se encarga de medir la cantidad de calor generada o perdida en ciertos procesos físicos o químicos. Realiza experimentaciones y análisis de las propiedades térmicas de las sustancias, lo que se denomina Calorimetría.
El aparato que se encarga de medir esas cantidades es el calorímetro. Consta de un termómetro que está en contacto con el medio que está midiendo. En el cual se encuentran las sustancias que dan y reciben calor. Las paredes deben estar lo más aisladas posible ya que hay que evitar al máximo el intercambio de calor con el exterior. 

De lo contrario las mediciones serían totalmente erróneas.
También hay una varilla como agitador para mezclar bien antes de comenzar a medir. Básicamente hay dos tipos de calorímetros. Los que trabajan a volumen constante y los que lo hacen a presión constante.

 Calorimetría: es la ciencia y tecnología que se ocupa de medir con presión, la energía y la entalpia. 

Josep Black (1728-1799), ayudo a establecer la ciencia de la calorimetría. Josep es pionero en concebir el calor como una cantidad física mensurable, relacionada con la cantidad indicada por un termómetro y llamada temperatura.  

La cantidad de calor que recibe o transmite un cuerpo está determinada por la siguiente fórmula:

Q = m x Ce x (Tf – Ti)
Donde:
  •  Q: es el calor.
  •  m: es la masa del cuerpo.
  •  Ce: es el calor específico del cuerpo, que está determinada por el material que lo compone.
  • Tf y Ti (temperatura final e inicial). Es la variación de temperatura.


Se mide la transferencia de calor por tres medios:

Convección: Se produce solo en gases y líquidos, los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio. Al calentar agua, la sustancia que se calienta se mueve a la superficie y la sustancia más fría se mueve hacia el fondo. 

Conducción: Es el mecanismo de transferencia de calor entre dos cuerpos que están en contacto, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas. Los mejores conductores de calor son los metales. Los objetos malos conductores como el aire o plásticos se llaman aislantes.

Radiación: Es la energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada. Es una transmisión de calor por transferencia electromagnéticas.

  • Video con una breve explicación de lo que es la calorimetría:






21 abr 2023

Fases de la materia

 La materia puede existir en varias formas o estados de agregación diferentes, conocidos como fases, dependiendo del volumen y de la presión y temperatura ambiente. Una fase es una forma de materia que tiene una composición química y unas propiedades físicas relativamente uniformes. Estas fases incluyen los tres familiares (sólidos, líquidos, y gases). 

La materia se presenta en tres formas llamadas fases o estados: sólido, líquido y gas.

  • Los sólidos se caracterizan por poseer forma y volumen propio independiente de los recipientes, debido a que sus partículas (moléculas) están unidas entre sí, sin dejar espacio intermolecular. Ejemplo: Madera, cubo de hielo, piedra, bloque de metal, etc.
  • Los líquidos como el agua, leche, alcohol, gasolina, etc. adoptan la forma del recipiente, aunque su volumen sea definido. Estas propiedades se dan debido a que sus moléculas se separan un tanto dejando aparecer pequeños espacios intermoleculares.
  • Los gases como el oxígeno, aire, hidrógeno, nitrógeno, cloro, humor, anhídrido carbónico, helio, etc. se caracterizan porque sus moléculas están separadas por amplios espacios intermoleculares y su forma y volumen cambian constantemente.

Las partículas o moléculas que constituyen todos los cuerpos actúan dos fuerzas antagónicas, fuerza de cohesión (atracción) y fuerza de expansión (separación). Según predomine una de las dos se decreta es estado de la materia. Así:

• En los sólidos es mayor la fuerza de cohesión que la de expansión.
• En los líquidos son iguales o equitativas las dos fuerzas.
• En los gases hay predominio de la fuerza de expansión sobre la de cohesión.




Los antiguos griegos fueron los primeros en identificar tres clases (lo que hoy llamamos estados) de materia, basados en sus observaciones del agua.

  1. Michael Kosterlitz, Duncan Haldane, David J. Thouless) por su descubrimiento de las “fases topológicas” de la materia. Es probablemente la primera vez que la palabra topológico aparece en un Nobel de Física.

20 abr 2023

Referencias



J. Pérez, P. & Salvatierra, E. (2016). Fundamentos de física.. Edicions de la Universitat de Lleida. https://elibro.net/es/ereader/uniminuto/54644?page=1
Arenas, F. C. (2020). Física universitaria.. Jorge Sarmiento Editor - Universitas. https://elibro.net/es/ereader/uniminuto/174517?page=1
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Waser, J. (1972). Termodinámica química fundamental. España: Editorial Reverte.
Significados. (2021). Cambios de estado de la materia. Significados. https://www.significados.com/cambios-de-estado-de-la-materia/ 
Equipo editorial, Etecé. (2023). Estado sólido, líquido y gaseoso: información y características. Enciclopedia Humanidades. https://humanidades.com/estados-solido-liquido-gaseoso/ 
https://dfbgquimica.webcindario.com/estados.html
Gato, Grecia Antigua, Mitología Griega, Eco, Historia, Profeta, Profecía, Futuro, antigua Grecia, eco, dedo png | PNGWing. (s. f.). https://www.pngwing.com/es/free-png-vpntm
Viciosa, A. V. M. (2019, 7 marzo). Los secretos de la materia exótica, Nobel de Física. El Independiente. https://www.elindependiente.com/futuro/2016/10/04/secretos-materia-exotica/ 
Transferencia de calor: la ciencia detrás del control de temperatura – Solve for Tomorrow. (s. f.). https://solvefortomorrow.com/transferencia-de-calor-la-ciencia-detras-del-control-de-temperatura/ 
A Cierta Ciencia. (2020, 5 mayo). 🔥¿Qué es el calor? Equilibrio Térmico🔥 [Fácil y Rápido] | FÍSICA | [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=AI3ilzhOzxU
Termómetro sol copos de nieve y gotas de lluvia clima y diseño climático Premium Vector. (2023, 10 febrero). Freepik. https://www.freepik.es/vector-premium/termometro-sol-copos-nieve-gotas-lluvia-clima-diseno-climatico_38009437.htm 
GARY BROWN/SCIENCE PHOTO LIBRARY & GARY BROWN/SCIENCE PHOTO LIBRARY. (2019, 13 agosto). Lord Kelvin, caricature - Stock Image C015/6712. Science Photo Library. https://www.sciencephoto.com/media/507253/view/lord-kelvin-caricature 
Lifeder Educación. (2021, 11 diciembre). ¿Que es la TEMPERATURA? Escalas, tipos, calor, termómetro [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=ccO5_nymjbc 
El Pireolóforo: un nuevo principio motor - Musée Photo Maison Nicéphore Niépce. (2022, 7 diciembre). Musée Photo Maison Nicéphore Niépce. https://photo-museum.org/es/el-pireoloforo-un-nuevo-principio-motor/ 
EMMANUEL ASESORÍAS. (2021, 5 agosto). CONVERSIONES DE UNIDADES DE TEMPERATURA ☔🌤🌩 Centígrados, Fahrenheit y Kelvin [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=IwnSRs5S1D8 
 



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