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Todas las entradas para el mes de 31 enero 2014
Nicolas Léonard Sadi Carnot, considerado como el «padre de la termodinámica«, fue el primero en establecer las bases sobre las que se formularon después las leyes de la termodinámica. Autor: Louis-Leopold Boilly (1813).
El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son las leyes (o principios) de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas físicos en forma de calor o trabajo. También se postula la existencia de una magnitud llamada entropía, que puede ser definida para cualquier sistema. Se reconocen tres leyes clásicas (definidas a lo largo del siglo XIX y principios del XX) y una cuarta ley, denominada ley cero, que fue desarrollada en los años 30 del siglo XX pero que establece las bases sobre las que se levantan las otras tres. Es importante remarcar que los principios de la termodinámica son válidos siempre y cuando se apliquen en sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel microscópico.
Esquema animado que muestra la contracción y expansión de un gas en un sistema termodinámico cerrado de paredes móviles, pudiéndose ver los cambios de presión y volumen al mantener la temperatura estable en un cierto valor. Autor: NASA’s Glenn Research Center.
Un sistema termodinámico es una parte del universo que ha sido aislada del resto para su estudio, definiéndose unos límites termodinámicos (también llamados paredes termodinámicas) que establecen dicho aislamiento. Este aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental (por ejemplo, una máquina térmica), o de una manera ideal (como la máquina de Carnot), cuando se trata de abordar un estudio teórico. Así mismo, se llama medio externo o ambiente a todo aquello que no está en el sistema pero que puede influir en él.
Nicolas Léonard Sadi Carnot, considerado como el «padre de la termodinámica«. Autor: Louis-Leopold Boilly (1813).
La termodinámica (del griego θερμo, termo, que significa «calor» y δύναμις, dínamis, que significa «fuerza») es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica (es decir, que se desarrolla a partir de razonamientos deductivos) que estudia sistemas reales, sin modelizar, y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores, como la temperatura, la presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden ser tratadas por medio de la termodinámica.
Foto-montaje de un cometa pasando «cerca» de la Tierra. Autor: desconocido.
Un cometa (del latín comēta, y éste a su vez del griego κομήτης, que significa «cabellera») o cuerpo cometario es un cuerpo celeste constituido principalmente por hielo, polvo y rocas, que orbita alrededor del Sol siguiendo una trayectoria que puede ser elíptica, parabólica o hiperbólica (todos los cometas conocidos forman parte del Sistema Solar, siendo en su mayoría cuerpos celestes que describen órbitas elípticas de gran excentricidad, lo que produce su acercamiento al Sol). Atendiendo a la duración de su periodo orbital (duración de la órbita) se reconocen dos tipos de cometas: los de período corto (también llamados cometas eclípticos), que presentan órbitas no muy alejadas del Sol (por debajo de las 10 ua), y los de período largo (cometas casi isótropos), que poseen órbitas de más de 1.000 ua. Los cometas llegan a tener diámetros de algunas decenas de kilómetros.
Representación artística de la nube de Oort. Copyright: NASA.
La nube de Oort (también llamada nube de Öpik-Oort) es una nube esférica de objetos transneptunianos hipotética (es decir, no observada directamente) que se encuentra en los límites del Sistema Solar, casi a un año luz del Sol, y aproximadamente a un cuarto de la distancia a Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sistema Solar. Las otras dos acumulaciones conocidas de objetos transneptunianos, el cinturón de Kuiper y el disco disperso, están situadas unas cien veces más cerca del Sol que la nube de Oort. Según algunas estimaciones estadísticas, la nube podría albergar entre uno y cien mil millones de objetos, siendo su masa unas cinco veces la de la Tierra.
Representación artística del cinturón de Kuiper. Copyright: NASA.
El cinturón de Kuiper (pronunciado /ˈkœypər/) es un conjunto de cuerpos de tipo cometa que orbitan alrededor del Sol a una distancia de entre 30 y 50 ua. Este cinturón recibe su nombre en honor a Gerard Peter Kuiper, que predijo su existencia en los años 1960, unos 30 años antes de las primeras observaciones de estos cuerpos (el primero de los objetos fue descubierto en 1992 por un equipo de la Universidad de Hawaii). Pertenecen al grupo de los llamados objetos transneptunianos (TNO, Transneptunian Objects), siendo los objetos descubiertos hasta el momento de tamaños de entre 100 y 1.000 kilómetros de diámetro. Se cree que el cinturón de Kuiper es la fuente de los cometas de corto periodo.
Diagrama que representa las órbitas de todos los objetos del disco difuso hasta 100 ua, en oposición con las órbitas de los objetos del cinturón de Kuiper (en gris) y de los cuerpos en resonancia orbital con los gigantes gaseosos del Sistema Solar interno (en verde). La excentricidad de las órbitas se representa mediante líneas que se extienden desde el perihelio al afelio; la inclinación orbital se representa en el eje de las ordenadas. Los cuerpos del disco difuso no presentan nunca perihelios inferiores a las 35 ua, y se sitúan por tanto bien alejadas de la zona de influencia gravitacional directa de Neptuno (líneas rojas). Los plutinos (en gris, Plutón y Orcus) y los objetos en resonancia orbital 2:5 (en verde) pueden alcanzar distancias menores que Neptuno sólo porque sus órbitas son menos estables por los fenómenos de resonancia. Autor: desconocido.
El disco disperso (también conocido como disco difuso) es una región del Sistema Solar cuya parte más interna (localizada a unas 35-38 ua) se solapa con el cinturón de Kuiper (localizado a 30-50 ua del Sol) hasta una distancia desconocida que podría ser de unos cuantos centenares de ua y también a otras inclinaciones por encima y por debajo de la eclíptica. Está poblado por un número incierto de cuerpos celestes (de momento se han descubierto unos 90) conocidos con el nombre de objetos dispersos, o simplemente objetos del disco disperso (en inglés scattered-disk objects o SDO), y que forman parte de la familia de los objetos transneptunianos. Son cuerpos helados, algunos de más de 1.000 km de diámetro (el primero de los cuales fue descubierto en el año 1995), siendo el miembro más grande del grupo el planeta enano Eris, descubierto en 2005.
Ilustración a escala de los objetos transneptunianos mayores. Autor: desconocido.
Un objeto transneptuniano o transneptúnico es cualquier objeto del Sistema Solar cuya órbita se ubica parcial o totalmente más allá de la órbita del planeta Neptuno (algunas subdivisiones específicas de ese espacio llevan el nombre de cinturón de Kuiper y nube de Oort). Por una resolución de la International Astronomical Union del día 11 de junio de 2008, los planetas enanos transneptunianos (como por ejemplo Plutón) pasaron a denominarse plutoides.
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