Fundamentos de Física y Química
Cambios y Reacciones Químicas
Un cambio físico es una transformación en la que no varía la naturaleza de la materia.
Un cambio químico es una transformación en la que varía la naturaleza de la materia.
Para representar el proceso que tiene lugar durante una reacción química se utiliza la ecuación química.
sólido (s) líquido (l) gas (g) disolución acuosa (ac)
Como ya se ha definido anteriormente, es la transformación de unos reactivos en unos productos. La materia está formada por átomos, los cuales se agrupan formando compuestos, y éstos se representan mediante fórmulas químicas. Cuando los reactivos entran en contacto, los átomos que los forman se reordenan. Una reacción química consiste en una reorganización de átomos.
La Teoría de las colisiones dice que para que una reacción química se produzca, las partículas de los reactivos deben chocar de forma eficaz.
Ley de Conservación de la Masa: “En todas las reacciones químicas ordinarias la suma total de las masas de los reactivos es igual a la suma total de las masas de los productos”.
Reacciones de síntesis o de formación: Son reacciones en las cuales se forma un compuesto a partir de sus elementos constituyentes.
Reacciones de descomposición: En este tipo de reacciones un compuesto se descompone, dando lugar a varios elementos o compuestos más sencillos.
Reacciones de combustión: A partir de ellas obtenemos gran parte de la energía. En una reacción de combustión, una sustancia combustible reacciona con el oxígeno, obteniéndose como productos, dióxido de carbono y vapor de agua, con desprendimiento de una gran cantidad de energía calorífica.
Energía y Termodinámica
La energía es uno de los conceptos más importantes de la ciencia. En Física el trabajo está relacionado siempre con dos factores: la aplicación de una fuerza y un desplazamiento. W=F·d, donde W es el trabajo, F la fuerza aplicada y d el desplazamiento. Las unidades en el SI son Julios (J).
Cuando hablamos de la energía que se debe al movimiento, se llama energía mecánica, y puede ser debida a la posición de un cuerpo o a su velocidad.
Energía Potencial: Un objeto almacena energía debido a su posición. Ep=m·g·h
Energía cinética: Si empujamos un objeto, se puede poner en movimiento. Ec=1/2·m·v2
Temperatura: Es una magnitud escalar que mide el grado de agitación molecular de las partículas de un cuerpo. Actualmente se utilizan tres escalas de temperaturas: Centígrada o Celsius, Kelvin o Absoluta y Fahrenheit. Para construir un termómetro se utilizan dos puntos fijos, el de fusión del hielo y el de ebullición del agua.
Calor: El calor es una forma de energía en tránsito que aparece cuando ponemos en contacto térmico dos cuerpos a distinta temperatura.
Movimiento y Dinámica
El movimiento es el cambio de posición de un cuerpo a lo largo del tiempo.
Hay magnitudes que quedan completamente descritas con un valor numérico y una unidad. Son magnitudes escalares.
Hay magnitudes que además de un valor numérico y unidad, necesitan una dirección y sentido para quedar completamente definidas. Son magnitudes vectoriales.
El tiempo es una magnitud física con la que medimos la duración de un suceso o la separación entre varios sucesos.
La velocidad es la magnitud física que estudia la variación de la posición de un cuerpo en función del tiempo respecto a un determinado sistema de referencia.
Velocidad = espacio / tiempo
La aceleración se define como la variación de la velocidad respecto al tiempo.
La dinámica es la parte de la física que estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos.
Fuerza es toda causa capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos o alterar su posición o producir deformación.
Fuerzas de contacto: Son aquellas que se ejercen sólo cuando el cuerpo que ejecuta la fuerza está en contacto con el que la recibe. Por ejemplo, cuando empujamos un objeto o la fuerza de rozamiento.
Fuerzas de acción a distancia: Actúan sin estar en contacto con el cuerpo que las recibe.
Primera ley de Newton o principio de inercia: Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no hay ninguna fuerza que lo saque de ese estado.
Se llama inercia a la tendencia que tienen los cuerpos a conservar su estado de movimiento o reposo.
Equilibrio: Se dice que un cuerpo está en equilibrio cuando su aceleración con respecto al sistema de referencia es nula, esto sucede cuando la resultante de las fuerzas que actúan es cero.
Reposo: Se dice que un cuerpo está en reposo cuando su velocidad respecto al sistema de referencia es nula, no se mueve.
El peso de un cuerpo es la fuerza con la que la Tierra lo atrae.
La palanca se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza (F), por su distancia al punto de apoyo (d) es igual al producto de la resistencia (R) por su distancia al punto de apoyo (r). Esta es la denominada ley de la palanca, que matemáticamente se expresa como: F · d = R · r
Fórmulas Clave
Fuerza = masa · aceleración
Velocidad: espacio / tiempo
Aceleración: Velocidad / tiempo
Energía cinética: Ec = 1/2 · masa · velocidad2
Energía potencial: Ep = masa · gravedad (9.8) · h (altura)
Energía: E = m · c2