Termometría y dilatación :

La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para este fin, se utiliza el termómetro, que es un instrumento que se basa en el cambio de alguna propiedad de la materia debido al efecto del calor; así se tiene el termómetro de mercurio y de alcohol, que se basan en la dilatación, los termopares que deben su funcionamiento al cambio de la conductividad eléctrica, los ópticos que detectan la variación de la intensidad del rayo emitido cuando se refleja en un cuerpo caliente.

Escalas termométricas​

Escala Rankine

Escala detemperatura que se basa sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos.
0 grados Rankine (0 ºRa) equivalen a -273,15ºc o 0ºK. La diferencia entre dos grados Rankine es la misma que entre dos grados fahrenheit.

Escala Celsius​

Para construir esta escala se toman dos puntos fijo: Uno que es el punto de fusión del hielo a una atmosfera y el otro, el punto de ebullición del agua a una  atmosfera. A estos puntos se les atribuye las temperaturas de 0 °C y 100°C; respectivamente  en seguida se divide .el intervalentredos puntos en pequeños inetrvalosde1°C (1centigrado).

La graduación del termómetro podrá también extenderse por debajo de 0°C y por encima de 100°C

Escala Fahrenheit

Para construir esta escala se toman dos puntos fijos: uno que es punto de fusión de una mezcla de NaC1, NH4C1 y el hielo fundente; y el otro la temperatura normal del cuerpo humano; a las cuales se les atribuye las temperaturas de 0°F y 100°F, respectivamente. En esta escala, el termómetro marca 32°F en la fusión del hielo y 212°F en la ebullición del agua; intervalo que  contiene 180°partes iguales o grados “F”.

Escala Kelvin

El cero absoluto es la temperatura que se presenta cuando la energía cinética de las moléculas es la mínima posible. Como esta temperatura se sabe que vale -273°C   (o -460F), es un termómetro ideal, su graduación más baja empezaría en -273°C; encanvio su graduación se prolongaría indefinidamente hacia arriba, la temperatura absoluta es la cuarta  magnitud fundamental en el  sistema internacional de unidades junto con el metro, el segundo el kilogramo.

Dilatación

Llamamos dilatación al cambio de dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. La mayoría de los sistemas aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura.

Clases de dilatación:



Dilatacion lineal:cuando el objeto aumenta su longitud

Dilatacion superficial:cuando el objeto aumenta su area.

Dilatacion volumetrica:cuado el objeto aumenta su volumen

Aplicaciones

Podemos hacer cálculos de acero, fierro y muchos metales,  exactos en  formas y tamaño, modelo, etc.

Podemoshacer construcciones de edificio  de planchas metálicas y  fabrican ferrocarriles y muchas cosas más importantes para  el desarrollo de la humanidad
Inventar tubos metálicos para trasportar minerales desde las zonas más accidentadas  de nuestro país.

  

Calorimetria

Es la parte de la termología que estudia la medida del calor de los cuerpos. Todos los calculos de la calorimetria se fundamentan en los siguientes principios:

cuando se ponen en contacto dos cuerpos a temperaturas distintas el mas caliente cede calor al frio hasta que ambos quedan a una temperatura intermedia de las que tenian al principio.

el calor ganado por un cuerpo es exactamente igual al cedido por el otro.

Si tenemos un cuerpo de masa m1, calor especifico c1 y que esta a una temperatura t1 y otro de masa m2, calor especifico c2 y que esta a una temperatura t2 y suponemos que t1>t2 al ponerlos en contacto ambos quedaran a una temperatura intermedia te cumpliendose que t1>te>t2. el calor perdido por el cuerpo caliente sera Qp=m1 c1 (t1-te)

El calor ganado por el cuerpo frio sera Qg=m2 c2 (te-t2)

Qp = Qg

CALOR

El calor es la transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de nivel energético. El calor es energía en tránsito; siempre fluye de una zona de mayor nivel energético a una zona de menor nivel energético, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un objeto de nivel energético bajo a un objeto de nivel energético alto si no se realiza trabajo.
Q = m.ce.Δ T °



Aplicaciones

Podemos medir el calor en una reacción química, el calor que se intercambia entre dos o más elementos, el calor que se pierde en un cambio de estado de la materia, por ejemplo de sólido a líquido, el calor específico de una sustancia, o de un elemento químico y otros tipos de experimentos que nos planeemos hacer. Por ejemplo  podríamos medir el calor que genera el filamento de una lamparita eléctrica mientras este encendida y por otro lado medimos la potencia eléctrica que le entregamos, con lo que podríamos verificar la relación entre la energía eléctrica y el calor producido.

Transferencia del calor

La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la Segunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.

El calor siempre fluye desde una región con temperatura más alta hacia otra región con temperatura más baja. La transferencia o dispersión del calor puede ocurrir a través de tres mecanismos posibles, conducción, convección y radiación:

 

CONDUCCIÓN:

Flujo de calor a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas y de los electrones libres y por choques entre ellas. Las moléculas y los electrones libres de la fracción de un sistema con temperatura alta vibran con más intensidad que las moléculas de otras regiones del mismo sitema o de otros sistemas en contacto con temperaturas más bajas. Las moléculas con una velocidad más alta chocan con las moléculas menos excitadas y transfieren parte de su energía a las moléculas con menos energía en las regiones más frías del sistema. Las moléculas que absorben el excedente de energía también adquirirán una mayor velocidad vibratoria y generarán más calor (energía potencial -absorbe calor- <--> energía cinética -emite calor).

Por ejemplo, la conducción de calor a través de la carrocería de un coche.

Los metales son los mejores conductores térmicos; mientras que los materiales no metálicos son conductores térmicos imperfectos.

Aplicación

Si se tiene una varilla de metal, se puede someter al calor por uno de sus extremos. Al sujetarla por el otro extremo, la varilla se pone caliente.
Aunque se esté sosteniendo por el lugar opuesto al que está en contacto con una fuente de calor, ya sea un fogón, un mechero u otra, se siente el calor. ¿Qué se demuestra entonces?
Que el calor se propagó por toda la varilla y llegó al extremo opuesto, el extremo que no estaba recibiendo el calor directamente.

CONVECCIÓN

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

Por ejemplo, la convección natural es responsable de la ascensión del agua caliente y el vapor en las calderas de convección natural, y del tiro de las chimeneas. La convección también determina el movimiento de las grandes masas de aire sobre la superficie terrestre, la acción de los vientos, la formación de nubes, las corrientes oceánicas y la transferencia de calor desde el interior del Sol hasta su superficie.

RADIACIÓN

La radiación a la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenómeno es el planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se transforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.

Radiación térmica:

La radiación térmica tiene básicamente tres propiedades:

·         Radiación absorbida. La cantidad de radiación que incide en un cuerpo y queda retenida en él, como energía interna, se denomina radiación absorbida. Aquellos cuerpos que absorben toda la energía incidente de la radiación térmica, se denominan cuerpos negros.

·         Radiación reflejada. Es la radiación reflejada por un cuerpo gris.

·         Radiación transmitida. La fracción de la energía radiante incidente que atraviesa un cuerpo se llama radiación  transmitida

Aplicación

Los obreros metalúrgicos reciben mucho calor procedente de los altos hornos en que se funden los metales y ese calor les llega por radiación.

La energía térmica de una fuente de calor, como la pared de un horno (T1), se convierte en la energía de la ondas de radiación electromagnética.Estas ondas se desplazan a través del espacio en línea recta y llegan a un objeto frío (T2), como un tubo que contiene agua que se desea calentar.Las ondas electromagnéticas que chocan contra el cuerpo son absorbidas por éste y se vuelven a transformar en energía o calor.

Cuando se calientan diferentes superficies a la misma temperatura,       no emiten o absorben la misma cantidad de energía térmica radiante. Un cuerpo que absorbe y emite la máxima cantidad de energía a una temperatura dada se llama cuerpo negro, y es un estándar contra el que pueden compararse otros cuerpos.

Leyes de la termodinámica

Principio cero de la termodinámica

El principio cero de la termodinámica es una ley fenomenológica para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico. Fue formulado por primera vez por Ralph H. Fowler. Constituye una gran importancia experimental —pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema—1 pero no lo es tanto para la propia estructura de la teoría termodinámica.

El principio establece que existe una determinada propiedad, denominada temperatura empírica , que es común para todos los estados de equilibrio que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.

Primera ley de la termodinámica

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

En palabras llanas: "La energía ni se crea ni se destruye: sólo se transforma".

Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna.

La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:

Donde U es la energía interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.

La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

Donde U es la energía interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.

Aplicaciones

Las reacciones químicas mueven el mundo, suministran la energía para mover vehículos de transporte, suministran la luz y calor, proporcionan la energía necesaria para el diario accionar de los seres vivos. La mayoría de las reacciones químicas ocurren a PRESIÓN Y TEMPERATURA CONSTANTES bajo estas condiciones una reacción química se puede considerar como proceso termodinámico isobárico

Ley de gases ideales

los gases ideales son gases perfectos que obedecen las leyes de los gases ideales tales como: ley de Boyle, ley de charles gay Lussac, ley de Avogadro , en las cuales de acuerdo a estas ecuaciones y leyes se puede predecir las propiedades y estados físico-químicos que ocurren al cambiar de un estado a otro, por ejemplo en la expansión de un gas en un procesos isotérmico ( temperatura constante ) con estas leyes se puede predecir la presión final de este gas, así como su volumen o temperatura , sabiendo las propiedades iniciales de este gas , sirve mucho en lo que es la termodinámica en la cual al hervir el agua se transforma en gas ( vapor ) y esto al pasar por turbinas genera trabajo ( energía eléctrica o mecánica ) , estos gases son muy importantes los ideales por que dan una noción para poder manejar y utilizar adecuadamente los gases reales, saludos espero te sirva. 

Estas relaciones físicas pueden ser usadas para conocer su número de moles, presión, volumen, temperatura, presión parcial, volumen parcial de un gas y poder ver su capacidad para realizar trabajo en un ciclo termodinámico, recuerden que los gases pueden realizar trabajos y liberar energía, pero en ese caso la ley de los gases ideales nos sirve para poner una referencia para los gases reales. 

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley marca la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico.

Enunciado de Clausius 

En palabras de Sears es: «No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada».

Enunciado de Kelvin—Planck 

Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito, y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Equivalencia entre el enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck

Las dos figuras que vienen a continuación nos muestran de forma gráfica la equivalencia de los enunciados de Clausius y de Kelvin-Planck.

El conjunto de una máquina que transfiera calor del foco frío al caliente (Clausius) combinado con un motor nos dan como resultado una máquina que absorbe calor de una sola fuente y lo transforma íntegramente en trabajo (Kelvin-Planck).

El conjunto de una máquina frigorífica con un móvil perpetuo (Kelvin-Planck) da lugar a una máquina que absorbe calor de una fuente fría y lo cede a una fuente caliente sin que se aporte trabajo (Clausius)

Otra interpretación

Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía termodinámica del ambiente. Debido a esto podemos concluir, que el rendimiento energético de una máquina térmica cíclica que convierte calor en trabajo, siempre será menor a la unidad, y ésta estará más próxima a la unidad, cuanto mayor sea el rendimiento energético de la misma. Es decir, cuanto mayor sea el rendimiento energético de una máquina térmica, menor será el impacto en el ambiente, y viceversa.

Segunda Ley: Motores Térmicos

Segunda ley de termodinámica: es imposible extraer una cantidad de calor QH de un foco caliente, y usarla toda ella para producir trabajo. Alguna cantidad de calor QC debe ser expulsada a un foco frío. Esto se opone a un motor térmico perfecto.

A veces se denomina la "primera forma" de la segunda ley, y es conocida como el enunciado de la segunda ley de Kelvin-Planck.

Aplicaciones

·        La segunda Ley de la termodinámica nos explica por qué los procesos químicos suceden de manera espontánea.

·        Otra interpretación de la segunda ley, particularmente útil para la ingeniería química, está en el hecho de que todo proceso de transformación tiene una condición extrema de máximo rendimiento, mínima degradación y máxima disponibilidad de la energía, que solo es posible de alcanzar en teoría. Se trata de aquel límite que tiene todo aquello que es posible. Tal proceso imaginario, será lo más cercano a algo perfecto sin violar ni la primera ni la segunda leyes.

·        Los procesos reactivos son de particular importancia en combustión (motores térmicos, calderas, fuegos), en síntesis de materiales artificiales (metales, plásticos, cerámica y vidrio, tejidos artificiales, etc), y en general en toda la industria de productos químicos.

Movimiento armónico simple

Es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición pero en sentido opuesto. Y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno)

ECUACIONES

 m la masa del cuerpo en desplazamiento. Escribiendose obtiene la siguiente ecuación donde  w es la frecuencia angular del movimiento:

La solución de la ecuación diferencial puede escribirse en la forma

donde:

x es la elongación o desplazamiento respecto al punto de equilibrio.

A es la amplitud del movimiento (elongación máxima).

w es la frecuencia angular

t es el tiempo.

θ es la fase inicial e indica el estado de oscilación o vibración (o fase) en el instante t = 0 de la partícula que oscila.

Además, la frecuencia de oscilación puede escribirse como esto:

     

 

pueden obtenerse derivando respecto del tiempo la expresión

Velocidad 

La velocidad instantánea de un punto material que ejecuta un movimiento armónico simple se obtiene por lo tanto derivando la posición respecto al tiempo:

Aceleración 

La aceleración es la variación de la velocidad del movimiento respecto al tiempo y se obtiene por lo tanto derivado la ecuación de la velocidad respecto al tiempo:

Amplitud y fase inicial 

La amplitud A y la fase inicial  θ se pueden calcular a partir de las condiciones iniciales del movimento, esto es de los valores de la elongacióny de la velocidadiniciales.

Sumando miembro a miembro las dos ecuaciones  obtenemos

El Movimiento Armónico Simple (MAS) es un tipo de movimiento vibratorio causado por la proyección de un Movimiento circular Uniforme (MCU) en una recta lineal.

Aplicaciones

La espectrometría ultravioleta-visible o espectrofotometría UV-Vis implica la espectroscopia de fotones en la región de radiación ultravioleta-visible. Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano.

En esta región del espectro electromagnético, las moléculas se someten a transiciones electrónicas.

Esta técnica es complementaria de la espectrometría de fluorescencia, que trata con transiciones desde el estado excitado al estado basal, mientras que la espectrometría de absorción mide transiciones desde el estado basal al estado excitado.
La espectrometría UV/Vis se utiliza habitualmente en la determinación cuantitativa de soluciones de iones metálicos de transición y compuestos orgánicos muy conjugados

Movimiento ondulatorio

El movimiento ondulatorio es la propagación de una onda por un medio material o en el vacío. Sin que exista la transferencia de materia ya que sea por ondas mecánicas o electromagnéticas.

Una onda es una perturbación de alguna propiedad de un medio (densidad, presión, campo eléctrico , campo magnético,...).

La onda transporta energía.Y así todo tipo de onda se adquiere mas fácil ya sea haciendo una ecuación o sustituyendo la respuesta mas rápidamente.

Según el medio por el que se propaguen

Ondas mecánicas.

 Son las que requieren un medio material para propagarse. Ejemplo, el sonido La onda de sonido ordinario es una forma de transmisión de energía, perturbaciones en el aire entre fuente vibrante que es la que produce el sonido y un receptor tal como el oído. El sonido también puede transmitirse en los líquidos y en los sólidos. Las ondas en una cuerda, en un resorte y las ondas de agua son otros ejemplos de ondas que necesitan de un medio elástico para propagarse. A este tipo de ondas se los denomina “ondas mecánicas”.

Ondas electromagnéticas. Son las que no requierenun medio material. Ejemplo, la luz. Existe otro tipo de ondas relacionada con la luz, transmisión de radio y radiación de calor, esto es las ondas electromagnéticas que no necesitan de un medio para propagarse

Según el número de dimensiones que involucran

Unidimensionales

 Ejemplo, la propagación del movimiento en una cuerda 

Bidimensionales

 Ejemplo, olas en la superficie de un líquido. 

Tridimensionales

 Ejemplo, el sonido normal.

Según la relación entre la vibración y la dirección de propagación

Transversales

Son aquellas ondas en las cuales la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo en una cuerda normal y tensa la onda se propaga de izquierda a derecha (en cierto caso particular) pero, en cambio, la oscilación de un punto concreto de la cuerda se produce de arriba a abajo, es decir, perpendicularmente a la propagación

Longitudinales

 En este tipo la propagación es paralela a la oscilación. Como ejemplo, si apretamos un resorte las espiras oscilan de izquierda a derecha y de derecha a izquierda, paralelas en cualquier caso a la dirección de propagación.

Aplicaciones

Se puede aplicar en los elementos químicos como el argón (gases nobles) , en una temperatura constante , para poder ver a qué velocidad se propagan.

Acústica

La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido yultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólidacomo líquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos ymatemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.

La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el airea una velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C).

Ondas sonoras

Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a la de su vecina, provocando un movimiento ondulatorio en cadena.

La presión de las partículas que transportan la onda se produce en la misma dirección de propagación del sonido de la onda, siendo por tanto éstas un tipo de ondas longitudinales.

Las ondas sonoras se desplazan también en tres dimensiones y sus frentes de onda son esferas concéntricas que salen desde el foco de la perturbación en todas las direcciones. Por esto son ondas esféricas o tridimensionales.

El sonido es un tipo de energía que se propaga en el aire o el agua como ondas elásticas en todas las direcciones a una velocidad constante que depende de la temperatura del medio.

TUBOS ABIERTO

V: Velocidad

n = 1,2,… tubo abierto en los dos extremos

TUBOS CERRADOS

                      

V: velocidad

n = 0, 1,2,..tubo cerrado en un extremo

La sonoridad 

Es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano. Es decir, la sonoridad es el atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil.

La unidad que mide la sonoridad es el decibelio.

Propagación del sonido

Reflexión

Una onda cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar se refleja (vuelve al medio del cual proviene).

Una onda se refleja (rebota al medio del cual proviene) cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear.

El tamaño del obstáculo y la longitud de onda determinan si una onda rodea el obstáculo o se refleja en la dirección de la que provenía.

Si el obstáculo es pequeño en relación con la longitud de onda, el sonido lo rodeara (difracción), en cambio, si sucede lo contrario, el sonido se refleja (reflexión).

Si la onda se refleja, el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente, de modo que si una onda sonora incide perpendicularmente sobre la superficie reflejante, vuelve sobre sí misma.

La reflexión no actúa igual sobre las altas frecuencias que sobre las bajas. Lo que se debe a que la longitud de onda de las bajas frecuencias es muy grande (pueden alcanzar los 18 metros), por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstacúlos.

En acústica esta propiedad de las ondas es sobradamente conocida y aprovechada. No sólo para aislar, sino también para dirigir el sonido hacia el auditorio mediante placas reflectoras (reflectores y tornavoces).

La velocidad del sonido 

Es la velocidad de propagación de las ondas mecánicas longitudinales, producidas por variaciones de presión del medio. Estas variaciones de presión generan en el cerebro la sensación del sonido.

El efecto Doppler

 Llamado así por Christian Andreas Doppler, consiste en la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento. 

Òptica.Reflexiòn-Refracciòn

Reflexión

Es el fenómeno en el que la luz (o cualquier onda) se devuelve hacia el mismo medio material del que provenía al enfrentarse a la interfaz (frontera imaginaria entre dos medios materiales de distintas características) entre dos medios materiales distintos.

La luz al reflejarse lo hará siguiendo el principio de Fermat:

"La luz al propagarse siempre lo hará por el camino mas corto y que le lleve menos tiempo".

A partir del principio de fermat se puede formular una ley de reflexión de la luz:

"El ángulo del rayo de luz incidente sobre la interfaz sera igual al ángulo del rayo de luz reflejado por esta, siempre medidos con respecto a la Recta Normal a la interfaz".

La superficie reflectora representa la interfaz entre el vidrio del que esta hecho un espejo y el aire del que incide la luz, la recta entrecortada representa la Recta Normal a la superficie reflectora.

Tipos de Reflexión

Reflexión Especular: Es la reflexión que se produce en aquellas superficies planas, lisas y pulidas. En esta reflexión los rayos de luz que inciden paralelos entre si sobre la interfaz se reflejarán todos paralelos entre si.

Reflexión Difusa: Es la reflexión que se produce en todas las demás superficies. En esta reflexión los rayos de luz que inciden paralelos entre si sobre la interfaz se reflejarán en distintas direcciones.

LEYES DE REFLEXION 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 un espejo, los rayos son reflejados o rechazados en una sola dirección; toda superficie que refleja los rayos de luz recibe el nombre de espejo.

 LAS LEYES DE REFLEXIÓN SON:

·        El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran en un mismo plano.

·        El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

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

Refracción

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.

Índice de refracción

El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo.

El índice de refracción absoluto es característico para cada sustancia, es decir que es una constante física.

Como la refracción es consecuencia de la variación de velocidad de la luz en los diferentes medios que atraviesa, se ha podido verificar que:

el índice de refracción de un medio es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y en dicho medio.

n = c / v  

Donde:

n = índice de refracción

c = velocidad de la luz en el vacío

v = velocidad de la luz en el medio considerado

 LEYES DE LA REFRACCION DE LA LUZ

·        Rayo Incidente, es aquel que llega a la superficie de separación de dos medios.

·        Rayo Refractado, el rayo que pasa al otro medio.

·        Ángulo de Incidencia, el ángulo que se forma entre el incidente y la normal.

·        Ángulo de Refracción, el ángulo formado por la normal y el rayo refractado.

·        Normal, es la perpendicular a la superficie de separación de los medios trazados.

Primera Ley de la Refracción

El rayo incidente, la normal y el rayo refractado pertenecen al mismo plano.

Segunda Ley de la Refracción o Ley de Snell 

La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a la razón entre la velocidad de la onda en el primer medio y la velocidad de la onda en el segundo medio, o bien puede entenderse como el producto del índice de refracción del primer medio por el seno del ángulo de incidencia es igual al producto del índice de refracción del segundo medio por el seno del ángulo de refracción, esto es:

·         N1: índice de refracción del primer medio

·         Θ1: ángulo de incidencia

·         N2: índice de refracción del segundo medio

·         Θ2: ángulo de refracción

Aplicaciones

Reflexión: Materiales que reflejan neutrones, como por ejemplo el berilio, son utilizados en reactores nucleares y en armas atómicas. En las ciencias físicas y químicas, la reflexión de neutrones es utilizada para determinar la estructura y composición interna de un material.

Refracción: Es usado en la química para determinar la pureza de los reactivos químicos

La refracción de la luz tiene un monton de aplicaciones en el ámbito de la química analítica. Se puede por ejemplo emplear para determinar la concentración de azucares de una solución, ya que se aprovecha el fenomeno por el cual el angulo de refraccion de una solución cambia con el el aumento o disminución de la concentración del componente disuleto. Entonces se mide el angulo de refracción de una solución incognita y se busca en una tabla el valor de concentración de azucares que corresponde al angulo medido.

Òptica.Espejo

Los espejos son quizá el instrumento óptico más antiguo. Los egipcios de hace cuatro mil años emplearon metales pulidos para reflejar sus caras. Sin embargo, no fue sino hasta 1857 cuando se inventaron los espejos gracias a Jean Foucault, quien desarrolló un método para recubrir el vidrio con una capa de plata.

Espejo esférico

Los espejos: Por definición, espejo es el nombre que recibe toda superficie o lamina de cristal azogado por la parte posterior, o de metal bruñido, para que se reflejen en ella los objetos. Por extensión se denomina “espejo” a toda superficie que produce reflexión de los objetos, por ej. : la superficie del agua.

Por lo tanto, y a partir de la definición que hemos establecido previamente, extendemos el concepto: un espejo esférico esta formado por una superficie pulida correspondiente a un casquete esférico.

Los espejos esféricos pueden clasificarse en cóncavos o convexos; son cóncavos, aquellos que tienen pulimentada la superficie interior y son convexos los que tienen pulimentada la parte exterior

Formación de imágenes

Espejos cóncavos:

1º) Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el infinito, la imagen que se formará será real, de menor tamaño, invertida y ubicada entre el centro de curvatura y el foco.

2º) Si el objeto se encuentra sobre el centro de curvatura, la imagen que se formará será real, de igual tamaño, invertida y ubicada sobre el centro de curvatura.

3º) Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el foco, la imagen que se formará será real, de mayor tamaño, invertida y ubicada entre el centro de curvatura y el infinito.

4º) Si el objeto se encuentra sobre el foco, no se formará imagen.

5º) Si el objeto se encuentra entre el foco y el espejo, la imagen que se formará será virtual y de mayor tamaño.

Espejos convexos

 En los espejos convexos siempre se forma una imagen virtual y derecha con respecto al objeto:

Óptica- Lentes

Formación de imágenes a través de las lentes

Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre de corazones los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.

Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto.

Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.

Convergentes: son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos.

Divergentes: Son más delgadas en la parte central que en los extremos. Se representan esquemáticamente por una línea recta acabada en dos puntas de flecha invertidas.

La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:

- Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.

- Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.

- Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la misma dirección.

Aplicación:

La Cromatografía líquida de alta eficacia o High performance liquid chromatography (HPLC) es un tipo de cromatografía en columna utilizada frecuentemente en bioquímica y química analítica. También se la denomina a veces Cromatografía líquida de alta presión o Cromatografía Líquida de Alta Resolución (High pressure liquid chromatography) (HPLC), aunque esta terminología se considera antigua y está en desuso. El HPLC es una técnica utilizada para separar los componentes de una mezcla basándose en diferentes tipos de interacciones químicas entre las sustancias analizadas y la columna cromatográfica.