TEORIA DE LA RELATIVIDAD

Teoría de la relatividad especial

Los postulados de la relatividad especial son dos.

El primero afirma que todo movimiento es relativo a cualquier otra cosa, y por lo tanto el éter, que se había considerado durante todo el siglo XIX como medio propagador de la luz y como la única cosa absolutamente firme del Universo, con movimiento absoluto y no determinable, quedaba fuera de lugar en la física, que no necesitaba de un concepto semejante (el cual, además, no podía determinarse por ningún experimento).

El segundo postulado afirma que la velocidad de la luz es siempre constante con respecto a cualquier observador. De sus premisas teóricas obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron consecuencias importantes e incluso algunas desconcertantes, como el aumento de la masa con la velocidad. Uno de sus resultados más importantes fue la equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc², en la que c es la velocidad de la luz y E representa la energía obtenible por un cuerpo de masa m cuando toda su masa sea convertida en energía.

Dicha equivalencia entre masa y energía fue demostrada en el laboratorio en el año 1932, y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física (tanto la fisión nuclear como la fusión termonuclear son procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía). Los aceleradores de partículas donde se obtiene un incremento de masa son un ejemplo experimental clarísimo de la teoría de la relatividad especial.

La teoría también establece que en un sistema en movimiento con respecto a un observador se verifica una dilatación del tiempo; esto se ilustra claramente con la famosa paradoja de los gemelos: "imaginemos a dos gemelos de veinte años, y que uno permaneciera en la Tierra y el otro partiera en una astronave, tan veloz como la luz, hacia una meta distante treinta años luz de la Tierra; al volver la astronave, para el gemelo que se quedó en la Tierra habrían pasado sesenta años; en cambio, para el otro sólo unos pocos días".

Teoría de la relatividad general

La teoría de la relatividad general se refiere al caso de movimientos que se producen con velocidad variable y tiene como postulado fundamental el principio de equivalencia, según el cual los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado.

La revolucionaria hipótesis tomada por Einstein fue provocada por el hecho de que la teoría de la relatividad especial, basada en el principio de la constancia de la velocidad de la luz sea cual sea el movimiento del sistema de referencia en el que se mide (tal y como se demostró en el experimento de Michelson y Morley), no concuerda con la teoría de la gravitación newtoniana: si la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, al moverse uno tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar la velocidad de la luz.

Tras varios intentos fallidos de acomodar la interacción gravitatoria con la relatividad, Einstein sugirió de que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de masa (o energía, que es lo mismo). Entonces, cuerpos como la tierra no se mueven en órbitas cerradas porque haya una fuerza llamada gravedad, sino que se mueven en lo más parecido a una línea recta, pero en un espacio-tiempo que se encuentra deformado por la presencia del sol.

Los cálculos de la relatividad general se realizan en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal, adoptado ya en la teoría de la relatividad restringida al tener que abandonar el concepto de simultaneidad. Sin embargo, a diferencia del espacio de Minkowsy y debido al campo gravitatorio, este universo no es euclidiano. Así, la distancia que separa dos puntos contiguos del espacio-tiempo en este universo es más complejo que en el espacio de Minkowsky.

Con esta teoría se obtienen órbitas planetarias muy similares a las que se obtienen con la mecánica de Newton. Uno de los puntos de discrepancia entre ambas, la anormalmente alargada órbita del planeta Mercurio, que presenta un efecto de rotación del eje mayor de la elipse (aproximadamente un grado cada diez mil años) observado experimentalmente algunos años antes de enunciarse la teoría de la relatividad, y no explicado con las leyes de Newton, sirvió de confirmación experimental de la teoría de Einstein.

Un efecto que corroboró tempranamente la teoría de la relatividad general es la deflexión que sufren los rayos de luz en presencia de campos gravitatorios. Los rayos luminosos, al pasar de una región de un campo gravitatorio a otra, deberían sufrir un desplazamiento en su longitud de onda (el Desplazamiento al rojo de Einstein), lo que fue comprobado midiendo el desplazamiento aparente de una estrella, con respecto a un grupo de estrellas tomadas como referencia, cuando los rayos luminosos provenientes de ella rozaban el Sol.

La verificación se llevó a cabo aprovechando un eclipse total de Sol (para evitar el deslumbramiento del observador por los rayos solares, en el momento de ser alcanzados por la estrella); la estrella fue fotografiada dos veces, una en ausencia y otra en presencia del eclipse. Así, midiendo el desplazamiento aparente de la estrella respecto al de las estrellas de referencia, se obtenía el ángulo de desviación que resultó ser muy cercano a lo que Einstein había previsto.

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Corriente eléctrica.

La corriente eléctrica es un movimiento de cargas negativas a través de un conductor.

Esta se origina por el movimiento o flujo electrónico a trabes de un conductor el cual se produce debido a que hay una diferencia de potencial y los electrones circulan de una terminal negativa a una positiva.

La corriente eléctrica se transmite por los conductores a la velocidad de la luz: 300,000 km/s. sin embargo los electrones no se desplazan a la misma velocidad 10 cm/s.

Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro.

Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica.

Para lograr que este movimiento de electrones se de en un sentido o dirección, es necesario una fuente de energía externa.

Cuando se coloca un material eléctricamente neutro entre dos cuerpos cargados con diferente potencial (tienen diferente carga), los electrones se moverán desde el cuerpo con potencial más negativo hacia el cuerpo con potencia más positivo.

Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo. Sin embargo se toma por convención que el sentido de la corriente eléctrica va desde el potencial positivo al potencial negativo.

CORRIENTE DIRECTA O CORRIENTE CONTINUA

La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.

Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.

Las cargas eléctricas se pueden comparar con el líquido contenido en la tubería de una instalación hidráulica. Si la función de una bomba hidráulica es poner en movimiento el líquido contenido en una tubería, la función de la tensión o voltaje que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) es, precisamente, bombear o poner en movimiento las cargas contenidas en el cable conductor del circuito eléctrico. Los elementos o materiales que mejor permiten el flujo de cargas eléctricas son los metales y reciben el nombre de “conductores”.

Leyes de kirchoff

Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.

Un nodo es un punto donde el circuito se divide en ramas aunque puede considerarse un nodo cualquier punto al que llegue al menos un conductor y del que salga al menos otro. En cualquier nodo, la suma algebraica de las corrientes debe ser cero. Este teorema, que también se conoce como primera ley de Kirchhoff, es simplemente el enunciado del principio de conservación de la carga. (i 1 - i 2 - i 3 = 0).

Ley de Kirchhoff

La corriente que pasa por un nodo es igual a la corriente que sale del mismo. i₁ + i₄ = i₂ + i₃

Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo es igual a la suma de la corriente que sale. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Mallas

 

Cuando un circuito posee mas de una batería y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen la corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicación la segunda ley de kirchoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad.

En un circuito cerrado, la suma de las tensiones de batería que se encuentran al recorrerlo siempre serán iguales a la suma de las caídas de tensión existente sobre los resistores.

REFRACCION Y LENTES

LUZ

Se llama luz (del latín lux, lucis) a la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible denota la radiación en el espectro visible.

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.

 PROPIEDADES DE LA LUZ

La luz se propaga en línea recta: La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).

Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.

REFRACCION

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.
Cuando un rayo se refracta al pasar de un medio a otro, el ángulo de refracción con el que entra es igual al ángulo en que sale al volver a pasar de ese medio al medio inicial.

LENTES

Los lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.
Las lentes más comunes se basan en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas , anteojos o lentillas. También se usan lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios. El primer telescopio astronómico fue construido por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente (lente negativa) como ocular. Existen también instrumentos capaces de hacer converger o divergir otros tipos de ondas electromagnéticas y a los que se les denomina también lentes. Por ejemplo, en los microscopios electrónicos las lentes son de carácter magnético.
En astrofísica es posible observar fenómenos de lentes gravitatorias cuando la luz procedente de objetos muy lejanos pasa cerca de objetos masivos, y se curva en su trayectoria.

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LUZ, REFLEXIÓN Y ESPEJO.

Se llama luz (del latín lux, lucis) a la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible denota la radiación en el espectro visible.

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.

Algunas propiedades de la luz.

La luz se propaga en línea recta: La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).

Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.

Leyes de la reflexión de la LUZ

Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, esta se refleja total o parcialmente en todas direcciones. Si la superficie es  lisa como en un espejo, los rayos son reflejados o rechazados en una sola dirección.

                Toda superficie que reflejan los rayos de luz recibe el nombre de espejo. Ejemplos son el agua de una alberca o un lago, con los espejos de cristal que pueden ser planos o  esféricos.  Un espejo común como los utilizados en casa o en automóviles, consta de una pieza de cristal a la cual se le deposita una capa delgada de plata en una de sus caras y para proteger dicha capa se recubre con pintura. Al rayo de luz que llega  al espejo se nombra incidente y al rayo rechazado por él se le llama reflejado.

Existen 2 leyes de la reflexión propuestas por DESCARTES y son:

1. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran en un mismo plano.
2. El Angulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia.

Cuando estamos frente  a un espejo plano nuestra imagen es derecha porque conserva la misma posición; es virtual porque se ve como si estuviera dentro del espejo (la imagen real es la que recibe en una pantalla), es la simétrica porque aparentemente esta a la misma.

La distancia de la del espejo. También si movemos el brazo derecho, en nuestra imagen parece que movimos el izquierdo;  ello se debe a la propiedad que tienen todos los espejos planos y cuyo nombre es inversión lateral.

Se forman espejos planos angulares cuando se unen dos espejos planos por uno de sus lados formando un cierto triangulo. Al colocar un objeto en medio de ellos se observara un numero N de imágenes, este dependerá de la medida del ángulo. Para calcular el numero de imágenes que se producirán en 2 espejos planos angulares como de la imagen.

Se usa la expresión: N=360º/Numero de imagenes- 1

INTENSIDAD LUMINOSA

La fotometría es la parte de la óptica cuyo objetivo es determinar las intensidades de las fuentes luminosas y las iluminaciones de las superficies.
 
La intensidad luminosa se define como la cantidad de luz producida o  emitida por un cuerpo luminoso. su unidad de medida en el sistema internacional de unidades es la candela (cd).

•       Una candela equivale a 1/60 de la intensidad luminosa que emite 1 cm² de un cuerpo negro, a la temperatura del punto de fusión del platino(1773 °C).

•       Una bujía decimal equivale a la intensidad luminosa producida por un a vela de 2 cm de diametro, cuya llama es de 5 cm de altura.

•       1cd= 1 bd

Flujo luminoso

•       El flujo luminoso es la cantidad de energía luminosa que atraviesa en la unidad de tiempo de una superficie normal(perpendicular) a los rayos de luz.

La unidad en el SI es el lumen(lu). Un lumen es el flujo luminoso recibido durante un segundo por una superficie de un m², limitada dentro de una esfera de 1 m de radio y cuyo centro se encuentra una fuente con una intensidad luminosa de una candela.

•       Iluminación y ley de la iluminación

•       Un superficie esta iluminada cuando recibe una cantidad de luz. Su unidad de medida es el lux. Un lux es la iluminación producida por una candela o una bujía decimal sobre una superficie de 1 m² que se encuentra a un metro de distancia.

•       1 lux = 1 candela  = 1 bujía decimal

                                m²                      m²

•       Los focos producen una iluminacion que depende de su potencia de un watt. La equivalencia entre una potencia de un watt en un foco y la intensidadluminosa producida es aproximadamente igual a:

•       1 watt=1.1 candelas= 1.1 bujía decimal.

•        un foco de 4º watt equivale a 44 candelas o bujías decimales.

•       Ley de la iluminación o ley inversa al cuadrado. Es una consecuencia de la propagación en línea recta de la luz.

•       Ejemplo: un foco de 40 watt a una distancia de un metro de la superficie de la mesa, se produce cierta iluminación sobre ella. Si elevamos el foco a 2 metros, la iluminación se reduce a la cuarta parte(1/4). Si la elevamos a 3 mtros la iluminación equivale a la novena parte de la inicial(1/9).

•       Matemáticamente se expresa como:

  E=i/D AL CUADRADO

    E= iluminación expresada en lux(lx)

i= intensidad de la fuente luminosa calculada en candelas(cd)

D=distancia entre la fuente luminosa y la superficie medida en metros(m)

Tipos de espejos

ESPEJOS CILÍNDRICOS

Un espejo cilíndrico puede producir imágenes que están boca abajo e imágenes que no lo están. La imagen que vemos en un espejo cilíndrico depende de la orientación  del espejo y de la distancia entre tu y el espejo.

Espejos cóncavos:

 La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.
Objeto situado en el centro de curvatura.  La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.
Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.

•       Espejos Planos

   Los espejos son superficies muy pulimentadas, con una capacidad reflectora del 95% o superior de la intensidad de la luz incidente.

Espejos convexos:

Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.

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¿QUE ES EL SONIDO?

Es el resultado de vibraciones mecánicas de un medio elástico, vibraciones que se transmiten a nuestro oído por el aire. En el vacio no hay propagación del sonido. Las vibraciones elásticas se propagan bajo la forma de ondas, ya sea longitudinales, como en el caso de un resorte en espiral del que se han comprimido momentáneamente varias espiras; ya sea transversales, como en una cuerda de violín que se tañe. En el aire y en el agua se tienen ondas longitudinales que producen variaciones rápidas de presión en dichos medios.

¿COMO SE GENERA UNA ONDA SONORA?

Para transmitir el sonido se necesita del aire. Las ondas sonoras longitudinales en el aire que proceden de una fuente que produce vibraciones deben ser analizadas profundamente. Por ejemplo si una tira metálica delgada se sujeta fuertemente en su base, se tira de uno de sus lados y luego se estira.

Al oscilar el extremo libre de un lado a otro con movimiento armónico simple, se propagan a través del aire una serie de ondas sonoras longitudinales periódicas que se alejan de la fuente.

VELOCIDAD DE PROPAGACION DEL SONIDO.

Es posible que se haya visto el relámpago de un rayo antes que escuchar el trueno. La luz y el sonido viajan a velocidades finitas, la velocidad de la luz es tan grande en comparación con la del sonido que puede considerarse instantánea. Determinando el tiempo  que tardan las ondas en moverse a través d una distancia conocida se puede medir directamente la velocidad del sonido. El sonido viaja a una velocidad de 331 m/s en el aire a 0 grados centígrados

Esquema del oído.

: ondas sonoras 

: tímpano

: Cóclea

: células de receptores :auditivos

: espectro de frecuencia

: impulso del nervio.

El sonido puede representarse como una suma de curvas con un factor de amplitud, que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida:

Longitud de onda (λ),

frecuencia (f)

inversa del período (T),

volumen,

Fase.

El análisis del efecto doppler

Si alguien esta cerca de las vías del ferrocarril y escucha el silbato del tren al aproximarse, se percibe que el tono del silbido es mas alto que el normal que se escucha cuando el tren esta detenido. Conforme el tren se aleja se observa que el tono que se escucha es mas bajo que el normal.

El efecto doppler es el cambio aparente en la frecuencia de una fuente de sonido cuando hay un movimiento relativo de la fuente y del oyente.

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ONDAS LONGITUDINALES   Y  TRANSVERSALES

Ondas longitudinales:

+ Se presentan cuando las partículas del medio natural vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda.

 

Ondas producidas en un resorte.

Al tirar el cuerpo hacia abajo, el resorte se estira y al soltarlo, las fuerzas de restitución del resorte tratan de recuperar su posición de equilibrio, pero al pasar por ella, debido a la velocidad que lleva, sigue su movimiento por inercia comprimiendo al resorte.

Estos movimientos de abajo y hacia arriba se repitan sucesivamente y el resorte se comporta como un oscilador armónico, generador de ondas longitudinales. Pues las partículas de aire que se encuentran alrededor del resorte vibraran en la misma dirección en la cual se propagan las ondas

—  En ciertos casos las partículas del medio se mueven de un lado a otro en la misma dirección en la que se propaga la onda.

  Las partículas se mueven a lo largo de la dirección de la onda en vez de hacerlo en sentido perpendicular.  Una onda de este tipo es una onda longitudinal.
Las ondas sonoras son ondas longitudinales

—  Algunos ejemplos que de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.

Ondas transversales

—  presentan cuando las partículas del medio material vibran perpendicularmente a la dirección de la propagación de la onda.

—  Estas se producen, por ejemplo , cuando se arroja una piedra aun estanque; al entrar en el agua, expulsa el liquido en todas direcciones; por tanto, unas moléculas empujan a otras, formándose prominencias y depresiones circulares alrededor de la piedra. Como las moléculas de agua vibran hacia arriba y hacia abajo, en forma perpendicular a la dirección en la que se propaga la onda, esta recibe el nombre de transversal.

—  Al mover hacia arriba y hacia abajo una cuerda o un resorte, fijos en unos de sus extremos, también se generan ondas transversales que se propagan de un extremo a otro.

—  Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en dirección arriba y abajo que están en el plano y-z.

Lo mismo sucede en el caso de una cuerda; cada punto vibra en vertical, pero la perturbación avanza según la dirección de la línea horizontal. Las variaciones en el desplazamiento de los puntos de una cuerda tensa constituyen una onda típicamente transversal. La mal llamada "ola" que se hace en los estadios de fútbol es prácticamente una onda transversal, dado que la gente no se "mueve" de sus asientos (se mueve, pero levantándose y sentándose, no cambiándose a la silla de al lado)

—  Supón que produces una onda en una cuerda agitando el extremo libre hacia arriba y hacia abajo. En este caso el movimiento de la cuerda es perpendicular a la dirección del movimiento de la onda. Cuando el movimiento del medio (en este caso, la cuerda) es perpendicular a la dirección en que se propaga la onda, decimos que se trata de una onda transversal.

Las ondas que se producen en las cuerdas tensas de los instrumentos musicales y en las superficies de los líquidos son transversales.
También las ondas electromagnéticas que constituyen las ondas de radio y la luz son transversales.                

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PROCESO ISOCORICO

Los procesos isobárico e isocórico se encuentran dentro de los procesos: termodinámicos y  fisicoquímicos.

Dichas magnitudes deben tener bien definidos los estados inicial y final, estudiándose el paso de uno a otro para saber:

La transformación   o el cambio o evolución

Así, los procesos termodinámicos pueden tratarse como el resultado de la interacción de varios sistemas entre sí, con el fin de que entre ellos lleguen a un equilibrio.

Los procesos termodinámicos son cambios en los sistemas, donde las condiciones iniciales cambian debido a una perdida del equilibrio, convirtiéndose en condiciones finales.

Este proceso es también conocido como isométrico, o isovolumétrico, pues es el proceso termodinámico donde el volumen, en todo momento, permanece constante, ΔV=0, por lo cual no se realiza un trabajo presión-volumen, pues se define a dicho proceso como:

ΔW = PΔV,

de donde P, hace referencia a la presión.

W, es el trabajo, que en este caso es positivo, pues es ejercido por el sistema.

V, es el volumen.

—  Si aplicamos la primera ley de la termodinámica, o principio de conservación de la energía, que dice que todo sistema termodinámico que se encuentra en estado de equilibrio, posee una variable de estado, denominada energía interna (U), podemos deducir que Q ( variación de energía o calor del sistema, medido en Kcal) para un proceso isocórico es:

—  Q = ΔU,

—  lo que refleja que todo el calor que se le transfiere al sistema, queda en el sistema en forma de su energía interna, U.

ejemplo:

—  Un proceso isocórico o isócoro es en el que no varía el volumen del sistema, pero sí su presión y/o temperatura.

Son procesos isocóricos, por ejemplo, cocinar en una olla a presión o disolver azúcar en el café. 

—  Un proceso isócoro es un proceso a volumen constante, como el ejemplo anterior, suponte un cilindro cerrado, cuyo pistón este fijo, si aumentamos la temperatura, lo que aumentara será la presión, sin embargo el volumen permanecerá constante.

ADIABÁTICO

Se dice de la transformación termodinámica que un sistema(generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no haya intercambio de calor con otros sistemas.

Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isotrópico.

 Isotrópico: Característica de los cuerpos cuyas propiedades físicas no dependen de la dirección.

Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático.

Otro ejemplo es la temperatura adiabática de llama, que es la temperatura que podría alcanzar una llama si no hubiera pérdida de calor hacia el entorno.

En climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.

Existen, tres relaciones en el enfriamiento adiabático del aire:

La relación ambiente de la atmósfera, que es la proporción a la que el aire se enfría a medida que se gana altitud.

La tasa seca adiabática, es de unos -1° por cada 100 metros de subida.

La tasa húmeda adiabática, es de unos -0,6° - 0,3º por cada 100 metros de subida.

Proceso isobárico

—  El procesos isobárico se encuentran dentro de los procesos termodinámicos que estudia la fisicoquímica, donde se trata la evolución de las magnitudes termodinámicas en un sistema físico concreto.

—  Dichas magnitudes deben tener bien definidos los estados inicial y final, estudiándose el paso de uno a otro para saber la transformación, cambio u evolución que experimenta la magnitud determinada. Así, los procesos termodinámicos pueden tratarse como el resultado de la interacción de varios sistemas entre sí, con el fin de que entre ellos lleguen a un equilibrio.

—  Los procesos termodinámicos son cambios en los sistemas, donde las condiciones iniciales cambian debido a una perdida del equilibrio, convirtiéndose en condiciones finales.

—  Un ejemplo de un proceso isobárico es la ebullición del agua en un recipiente abierto. Como el contenedor está abierto, el proceso se efectúa a presión atmosférica constante. En el punto de ebullición, la temperatura del agua no aumenta con la adición de calor, en lugar de esto, hay un cambio de fase de agua a vapor.

—  Cuando un sistema termodinámico experimenta un proceso isobárico, pasando del estado definido por las variables p y V1, al estado definido por p y V2, el trabajo que se realiza viene dado por W = p(V2 - V1). El trabajo realizado por el sistema es positivo cuando el incremento de volumen es positivo; se efectúa trabajo sobre el sistema termodinámico si el incremento de volumen es negativo.

—  En cambio, en la siguiente gráfica se representa V frente a T, donde se pueden apreciar diferentes líneas rectas; cada una de ellas refleja a una isobara, donde varían los valores de volumen y temperatura de una a otra.

EJEMPLO DE PROCESO ISOBARICO

—  Un sistema que contiene un gas tiene una presión inicial de 1.28x10E4Pa y ocupa un volumen de 0.25m3. Se le adicionan 200 calorías de calor al sistema para producir una expansión isobárica a un volumen de 0.3m3, ¿Cuanto trabajo realiza el sistema?¿Cual es el cambio en la energía interna del gas?
como se conoce el valor de la presión y el cambio en el volumen del gas, simplemente se aplica la ecuación(2.4). recuerda que 1Pa=1 n/m2.

Formula:
w=P(Vf-Vi)
=128x10E4N/M2(0.3m3-0.25m3)=0.064x10E4Nm