1. Máquinas térmicas

¿Qué es una máquina térmica?

Es un dispositivo que convierte energía térmica (calor) en trabajo mecánico.

¿Cómo funciona?

• Toma calor de una fuente caliente.
• Parte del calor se transforma en trabajo útil.
• El resto se libera a una fuente fría.
• Funciona mediante un ciclo termodinámico.

Usos industriales

• Generación de electricidad (turbinas de vapor y gas).
• Transporte (motores de autos, barcos y aviones).
• Calderas industriales.
• Refrigeración industrial.
• Motores Stirling.

Usos domésticos

• Refrigeradores y congeladores.
• Aires acondicionados.
• Calentadores de agua.
• Motores de automóviles y motocicletas.

Conceptos clave

• Energía térmica: Calor.
• Trabajo mecánico: Movimiento producido.
• Fuentes: Fuente caliente y fuente fría.

2. Efecto invernadero y calentamiento global

¿Qué es el efecto invernadero?

Es un proceso natural donde ciertos gases retienen parte del calor solar y mantienen la Tierra a una temperatura adecuada para la vida.

Temperatura promedio de la Tierra: ≈ +15 °C

Gases de efecto invernadero (GEI)

• CO₂ (dióxido de carbono)
• CH₄ (metano)
• N₂O (óxido nitroso)
• Vapor de agua
• Ozono
• Gases fluorados

¿Qué provoca el aumento de estos gases?

• Quema de combustibles fósiles.
• Deforestación.
• Agricultura.
• Actividades industriales.

Daños del exceso de GEI

• Calentamiento global.
• Pérdida de biodiversidad.
• Cambios en hábitats.
• Enfermedades respiratorias y cardiovasculares.

¿Qué es el calentamiento global?

Aumento de la temperatura media de la atmósfera y los océanos causado principalmente por actividades humanas.

3. Magnetismo

• Campo magnético: Espacio donde un imán puede ejercer fuerzas de atracción o repulsión.
• Magnetita: Mineral natural capaz de atraer hierro.
• Electromagnetismo: Rama de la física que estudia la relación entre electricidad y magnetismo.
• Solenoide: Bobina de alambre enrollada en forma de hélice que produce un campo magnético al pasar corriente.
• Inducción electromagnética: Producción de corriente eléctrica mediante cambios en un campo magnético.

4. Líneas de campo magnético

Regla importante

Las líneas del campo:

• Salen del polo norte.
• Entran al polo sur.

Interacción de polos

• Polos opuestos (Norte y Sur): Se atraen.
• Polos iguales (Norte-Norte o Sur-Sur): Se repelen.

5. Imanes

¿Qué es un imán?

Objeto capaz de atraer ciertos metales como hierro, níquel, cobalto y acero.

Clasificación de materiales

• Materiales ferromagnéticos: Sus dipolos están alineados y producen un fuerte campo magnético (ej. hierro, níquel, cobalto).
• Paramagnetismo: Los dipolos apuntan en varias direcciones y la atracción es débil.
• Diamagnetismo: Los dipolos se acomodan en sentido contrario al campo magnético.

Nota: Los imanes pueden interactuar a distancia sin necesidad de contacto físico.

6. Modelos atómicos

• Demócrito: La materia está formada por átomos indivisibles y existe el vacío.
• Dalton: Los átomos son esferas indivisibles; los de un mismo elemento son iguales.
• Thomson: Modelo del “budín con pasas” (electrones incrustados en una esfera positiva).
• Rutherford: Núcleo positivo en el centro, electrones girando alrededor y mucho espacio vacío.
• Bohr: Electrones giran en órbitas fijas con niveles de energía.
• Chadwick: Descubrió el neutrón; electrones en “nubes de probabilidad”.

7. Electricidad

Es una forma de energía producida por el movimiento de electrones.

Materiales conductores y aislantes

• Conductores: Permiten el paso fácil de corriente (plata, cobre, oro, aluminio, hierro).
• Aislantes: Dificultan el paso de la corriente (plástico, vidrio, cerámica, goma).

8. Historia y conceptos de la electricidad

Datos importantes

• Los griegos observaron electricidad al frotar ámbar.
• Volta creó la pila eléctrica en 1800.
• Faraday desarrolló el motor eléctrico en 1821.
• Edison impulsó la iluminación eléctrica práctica.

Circuitos eléctricos

Conjunto de elementos conectados que permiten el paso de corriente eléctrica.

Componentes principales

• Generador o fuente: Produce energía eléctrica.
• Conductores: Transportan la corriente.
• Receptor: Transforma energía eléctrica en otra.
• Interruptor: Abre o cierra el paso de corriente.

9. Ley de Ohm y tipos de circuitos

Ley de Ohm

Relaciona el voltaje (V), la corriente (I) y la resistencia (R) mediante la fórmula: V = I · R

• Voltaje: volts (V)
• Corriente: amperes (A)
• Resistencia: ohms (Ω)

Tipos de circuitos

• Circuitos en serie: Componentes conectados uno tras otro; la corriente es igual en todas las resistencias y el voltaje se reparte.
• Circuitos en paralelo: Todos los componentes tienen el mismo voltaje y la corriente se divide.
• Circuito mixto: Combina serie y paralelo. Para resolverlo, se debe simplificar primero el paralelo y luego el serie.

10. Pioneros del electromagnetismo

André-Marie Ampère

Científico francés considerado uno de los padres del electromagnetismo. Demostró que la corriente eléctrica produce magnetismo y estudió la fuerza entre conductores. El Ampere (A) es la unidad que mide la intensidad de corriente.

Hans Christian Oersted

Científico danés que descubrió que una corriente eléctrica puede mover la aguja de una brújula, demostrando que la electricidad genera campos magnéticos. Su descubrimiento unió ambos conceptos y dio origen al electromagnetismo.