Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Calor latente y cambio de fase


Introducción

En la física térmica, es importante entender cómo el calor afecta a las sustancias. Un aspecto interesante de esto es cómo las sustancias cambian su fase, por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gas. Durante estos cambios de fase, el concepto de calor latente es importante. Exploraremos el calor latente y los cambios de fase en detalle.

Entendiendo el calor latente

El calor latente es la cantidad de calor que es absorbido o liberado por una sustancia durante un cambio de estado sin cambiar su temperatura. Esto puede parecer contradictorio al principio porque a menudo asociamos el calor con cambios de temperatura. Sin embargo, durante un cambio de estado, la energía se utiliza para cambiar la estructura de la sustancia.

Hay dos tipos de calor latente:

  • Calor latente de fusión: El calor requerido para cambiar un sólido en un líquido o viceversa a una temperatura constante. Por ejemplo, derretir hielo en agua o congelar agua en hielo.
  • Calor latente de vaporización: El calor requerido para cambiar un líquido en vapor o viceversa a una temperatura constante. Por ejemplo, hervir agua para formar vapor o condensar vapor para formar agua.

La fórmula para calcular el calor latente es:

Q = mL

Dónde:

  • Q = energía térmica (en julios)
  • m = masa de la sustancia (en kilogramos)
  • L = calor latente específico (en julios por kilogramo)

Explicación del cambio de fase

Cambios de fase ocurren cuando una sustancia transiciona de un estado de la materia a otro. Los estados más comunes de la materia son sólido, líquido y gas. Durante estas transiciones, la estructura interna de las moléculas cambia, requiriendo o liberando energía en forma de calor latente.

temperatura energía térmica Sólido Líquido Gas

Fusión y congelación

Durante la fusión, un sólido absorbe energía térmica para convertirse en un líquido. Cuando el hielo se derrite para convertirse en agua, la temperatura permanece a 0°C hasta que todo el hielo se haya derretido. De manera similar, un líquido pierde energía térmica para convertirse en un sólido cuando se congela. Cuando el agua se congela, permanece a 0°C hasta que está completamente sólida.

Ebullición y condensación

En el proceso de ebullición, un líquido se convierte en gas. Por ejemplo, el agua hierve a 100°C a presión atmosférica estándar, y permanece a esa temperatura hasta que se convierte completamente en vapor. El proceso opuesto, condensación, ocurre cuando un gas pierde calor y se convierte de nuevo en un líquido.

Visualización del calor latente

Para entender mejor cómo se absorbe o libera energía, considere un trozo de hielo a una temperatura inferior a 0°C. Cuando se aplica calor:

calentamiento del hielo Fusión del hielo calentamiento del agua
  • Inicialmente, la energía térmica aumenta al aumentar la temperatura. (Calentamiento del hielo)
  • A medida que se acerca a 0°C, la temperatura permanece constante, indicando un cambio de fase de sólido a líquido. (fusión del hielo)
  • Cuando todo el hielo se derrite en agua, el calor adicional aumenta la energía térmica del agua, elevando su temperatura. (calentamiento del agua)

Ejemplos reales de calor latente

1. Refrigerador: Los refrigeradores utilizan el concepto de calor latente para enfriar los alimentos. El refrigerante absorbe calor al cambiar de líquido a gas (resultando en enfriamiento).

2. Plancha a vapor: Una plancha a vapor utiliza el calor latente de vaporización. Hierve el agua en su interior para crear vapor, que se convierte en vapor que cae sobre la ropa, ayudando a eliminar arrugas.

3. Patrones climáticos: El vapor de agua se desplaza por la atmósfera y libera calor latente al condensarse en gotitas, provocando fenómenos meteorológicos poderosos como huracanes.

Conclusión

El calor latente y los cambios de fase son conceptos importantes para entender la física térmica. Al aprender cómo las sustancias absorben y liberan energía durante las transiciones de fase, obtenemos información sobre situaciones cotidianas y aplicaciones científicas avanzadas. Conociendo estos principios, podemos explorar diseños para tecnologías y procesos que utilizan la energía térmica de manera eficiente.

Reconociendo la importancia del calor latente y los cambios de fase en la física térmica, podemos ampliar nuestra comprensión del mundo y utilizar este conocimiento en una variedad de contextos científicos y cotidianos.


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Calor latente y cambio de fase

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