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Física Clásica

Mecánica es la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Se consideran tres aspectos: Mecánica de sólidos rígidos, que supone que los sólidos son perfectamente rígidos y subdivide en (Estática, que estudia las condiciones de equilibrio. Dinámica, que describe el movimiento estudiando las causas de su origen. Cinemática, se ocupa del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que originaron dicho movimiento. También llamada Geometría del movimiento.

Mecánica de sólidos deformables. Mecánica de fluidos, que distingue a su vez entre: Fluidos comprensibles y Fluidos incomprensibles. La hidráulica es una subdivisión importante en el estudio de este último tipo de fluidos, albergando la hidrostática y la hidrodinámica.

La Mecánica es una ciencia Física, ya que estudia fenómenos físicos. Sin embargo, mientras algunos la relacionan con las matemáticas, otros la relacionan con la Ingeniería. Ambos puntos de vista se justifican parcialmente ya que si bien la Mecánica es la base para la mayoría de las ciencias de la Ingeniería Clásica, no tiene un carácter tan empírico como estas, en cambio, por su rigor y razonamiento deductivo se parece más a las matemáticas. El Propósito final es aplicar y predecir los fenómenos físicos y sentar las bases para las aplicaciones de ingeniería.

         La termodinámica es la parte de la Física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo. Está íntimamente relacionada con la Mecánica estadística, de la cual se pueden derivar numerosas relaciones termodinámicas. La termodinámica estudia los sistemas físicos a nivel macroscópico, mientras que la Mecánica estadística suele hacer una descripción microscópica de los mismos.

Leyes Termodinámicas. Ley cero de la termodinámica. A esta ley se le llama "equilibrio térmico". Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura. Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que reciba la posición 0.

Primera ley de la termodinámica. También conocida como la ley de la Conservación de la energía, dice que en un sistema con una determinada energía interna, si se realiza un determinado trabajo, la energía interna del sistema variará. la diferencia entre la energía interna del sistema y la cantidad de energía es denominada calor. Fue propuesto por Antoine Lavoisier.

Segunda ley de la termodinámica. Esta ley indica las limitaciones existentes en las transformaciones energéticas. En un sistema aislado, es decir, que no intercambia materia ni energía con su entorno, la entropía ("desorden en un sistema") siempre habrá aumentado (nunca disminuido, como mucho se mantiene) desde que esta se mide por primera vez hasta otra segunda vez en un momento distinto. Existen numerosos enunciados, destacándose también el de Carnot y el de Clausius.

 

Enunciado de Carnot: "Toda máquina térmica requiere para su funcionamiento de al menos dos fuentes de calor a diferentes temperaturas". Se define como máquina térmica toda aquella que funcione operando a ciclos.

Enunciado de Clausius: "El calor no puede pasar por si solo de un cuerpo a una determinada temperatura a otro a temperatura superior". Ambos enunciados son equivalentes y expresan una misma ley de la naturaleza.

 

La Tercera ley de la termodinámica, propuesto por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. No es una noción exigida por la Termodinámica Clásica, así que es probablemente inapropiado tratarlo de “ley”.

Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico. El demonio de Maxwell ejemplifica cómo puede concebirse un sistema cuántico que rompa las leyes de la Termodinámica. A la vez hay que recordar que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencia.