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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Zeroth Law y Equilibrio Térmico


La ley cero de la termodinámica es uno de los principios fundamentales de la ciencia de la física térmica, que nos ayuda a entender el concepto de comparación de temperatura y equilibrio.

La esencia de la ley cero

La ley cero de la termodinámica puede expresarse como: "Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, también estarán en equilibrio térmico entre sí."

Esta ley introduce esencialmente el concepto de temperatura. Aunque las primeras y segundas leyes de la termodinámica ya eran conocidas, la ley cero es tan fundamental que fue reconocida más tarde y colocada primero en la numeración.

Entendiendo el equilibrio térmico

El equilibrio térmico es un escenario donde dos objetos o sistemas no intercambian energía térmica neta. En pocas palabras, cuando los objetos están en equilibrio térmico, están a la misma temperatura.

Consideremos un ejemplo: Imagina que tienes una taza de café caliente y una cuchara a temperatura ambiente. Si colocas la cuchara en el café, el calor se transfiere del café a la cuchara hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. En este punto, están en equilibrio térmico.

Ejemplo visual

Toma tres sistemas: sistema A, sistema B y sistema C. Según la ley cero, si el sistema A está en equilibrio térmico con el sistema C, y el sistema B también está en equilibrio térmico con el sistema C, entonces el sistema A y el sistema B deben estar en equilibrio térmico.

A C B Equilibrio térmico

Ejemplo textual

Imagina que estás realizando un experimento con tres contenedores de agua. Primero colocas el termómetro en el contenedor A, y marca 25°C. Luego lo colocas en el contenedor C, y sigue marcando 25°C. Luego, lo colocas en el contenedor B, y una vez más, marca 25°C.

Según la ley cero de la termodinámica, dado que el contenedor A estaba en equilibrio térmico con el contenedor C, y C estaba en equilibrio térmico con el contenedor B, esto significa que el contenedor A y el contenedor B también están en equilibrio térmico, aunque nunca se midan directamente entre sí. Esto nos ayuda a usar dispositivos simples como termómetros para medir la temperatura de manera efectiva.

Expresión matemática

        Si A ≈ C 
        y B ≈ C 
        entonces

Aquí, el símbolo "≈" indica equilibrio térmico.

¿Por qué es importante la ley cero?

La ley cero es la base para la definición de temperatura. Sin ella, no tendríamos forma de medir la temperatura de manera consistente y confiable. Asegura que la temperatura sea una propiedad fundamental y medible de la materia.

Implicaciones en la vida diaria

En la vida diaria, usamos termómetros bajo la suposición de que la ley cero se aplica. Cuando colocas un termómetro médico debajo de tu lengua, eventualmente mostrará una temperatura que está en equilibrio térmico con tu temperatura corporal. Esto significa que el termómetro también está en equilibrio térmico con tu cuerpo, permitiéndote medir tu temperatura corporal.

Aplicaciones científicas

Los científicos usan la ley cero al calibrar instrumentos para asegurarse de que mantengan estándares de temperatura consistentes. Por ejemplo, al construir un instrumento sensible a la temperatura, los ingenieros y científicos dependen de esta regla para calibrarlo usando una temperatura de referencia.

Exploración adicional

Las implicaciones de la ley cero se extienden a áreas más complejas de la física y la ingeniería, afectando nuestra comprensión de los motores térmicos, la refrigeración e incluso la cosmología. Sirve como un paso inicial para comprender conceptos avanzados como las primeras y segundas leyes de la termodinámica, que respectivamente se relacionan con la conservación de la energía y la progresión natural hacia el desorden en un sistema aislado.

Conclusión

En resumen, la ley cero de la termodinámica es esencial para nuestro entendimiento de la física térmica. Establece el concepto de equilibrio térmico y proporciona una base para definir y medir la temperatura. Esta ley hace posible todas las mediciones térmicas, asegurando que las temperaturas en diferentes sistemas puedan compararse de manera consistente. Su simplicidad disimula su importante papel tanto en la física teórica como en aplicaciones prácticas, formando la base para estudios más avanzados en este fascinante campo.


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Zeroth Law y Equilibrio Térmico

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