Fórmula

A la izquierda es una esfera, cuyo volumen es dado por la fórmula matemática V = 4/3 π r³. A la derecha está el compuesto isobutano, que tiene fórmula química (CH)₃)₃CH.

Una de las figuras más influyentes de la generación fundadora de la ciencia informática, Edsger Dijkstra en la pizarra durante una conferencia en ETH Zurich en 1994. En las propias palabras de Dijkstra, "Una imagen puede valer mil palabras, una fórmula vale mil imágenes."

En ciencia, una fórmula es una forma concisa de expresar información simbólicamente, como en una fórmula matemática o una fórmula química. El uso informal del término fórmula en ciencia se refiere a la construcción general de una relación entre cantidades dadas.

El plural de formula puede ser formulas (de la forma más común del sustantivo plural en inglés) o, bajo la influencia del latín científico, formulae (del latín original).

En matemáticas

En matemáticas, una fórmula generalmente se refiere a una identidad que iguala una expresión matemática con otra, siendo los más importantes los teoremas matemáticos. Sintácticamente, una fórmula (a menudo denominada fórmula bien formada) es una entidad que se construye utilizando los símbolos y las reglas de formación de un lenguaje lógico dado. Por ejemplo, determinar el volumen de una esfera requiere una cantidad significativa de cálculo integral o su análogo geométrico, el método de agotamiento. Sin embargo, habiendo hecho esto una vez en términos de algún parámetro (el radio por ejemplo), los matemáticos han producido una fórmula para describir el volumen de una esfera en términos de su radio:

V=43π π r3.{displaystyle V={frac {4} {3}pi r^{3}

Habiendo obtenido este resultado, se puede calcular el volumen de cualquier esfera siempre que se conozca su radio. Aquí, observe que el volumen V y el radio r se expresan como letras individuales en lugar de palabras o frases. Esta convención, aunque menos importante en una fórmula relativamente simple, significa que los matemáticos pueden manipular más rápidamente fórmulas que son más grandes y más complejas. Las fórmulas matemáticas suelen ser algebraicas, analíticas o en forma cerrada.

En un contexto general, las fórmulas son una manifestación del modelo matemático de los fenómenos del mundo real y, como tales, se pueden usar para proporcionar una solución (o una solución aproximada) a problemas del mundo real, siendo algunas más generales que otras. Por ejemplo, la fórmula

F=ma{displaystyle F=ma.

es una expresión de la segunda ley de Newton y es aplicable a una amplia gama de situaciones físicas. Se pueden crear otras fórmulas, como el uso de la ecuación de una curva sinusoidal para modelar el movimiento de las mareas en una bahía, para resolver un problema particular. En todos los casos, sin embargo, las fórmulas forman la base de los cálculos.

Las expresiones se diferencian de las fórmulas en que no pueden contener un signo igual (=). Las expresiones se pueden comparar con frases de la misma manera que las fórmulas se pueden comparar con oraciones gramaticales.

Fórmulas químicas

En la química moderna, una fórmula química es una forma de expresar información sobre las proporciones de los átomos que constituyen un compuesto químico en particular, utilizando una sola línea de símbolos de elementos químicos, números y, a veces, otros símbolos, como paréntesis, corchetes, y los signos más (+) y menos (-). Por ejemplo, H₂O es la fórmula química del agua y especifica que cada molécula consta de dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O). Del mismo modo, O⁻
₃ denota una molécula de ozono que consta de tres átomos de oxígeno y una carga neta negativa.

H− − CSilencioHHSilencio− − CSilencioHHSilencio− − CSilencioHHSilencio− − CSilencioHHSilencio− − H{displaystyle {ce {splaystyle Hatop TEN}{compset {atop displaystyle H} {C}}-{overset {displaystyle H atop Silencio}{underset { durable atop displaystyle H} {C}}-{overset {displaystyle H atop Silencio}{underset { durable atop displaystyle H} {C}}-{overset {displaystyle H atop Silencio}{underset { durable atop displaystyle - Sí.

El fórmula estructural para Butane. Hay tres tipos comunes de fórmulas químicas no pictóricas para esta molécula:

• el fórmula empírica C₂H₅
• el Fórmula molecular C₄H₁₀ y
• el fórmula condensada (o fórmula semiestructuralCH₃CH₂CH₂CH₃.

Una fórmula química identifica cada elemento constituyente por su símbolo químico e indica el número proporcional de átomos de cada elemento.

En las fórmulas empíricas, estas proporciones comienzan con un elemento clave y luego asignan números de átomos de los otros elementos en el compuesto, como proporciones al elemento clave. Para los compuestos moleculares, estos números de proporción siempre se pueden expresar como números enteros. Por ejemplo, la fórmula empírica del etanol puede escribirse C₂H₆O, porque todas las moléculas de etanol contienen dos átomos de carbono, seis átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.. Sin embargo, algunos tipos de compuestos iónicos no se pueden escribir como fórmulas empíricas que contienen solo números enteros. Un ejemplo es el carburo de boro, cuya fórmula de CB_n es una relación variable de números no enteros, con n que va desde más de 4 hasta más de 6,5.

Cuando el compuesto químico de la fórmula consta de moléculas simples, las fórmulas químicas a menudo emplean formas de sugerir la estructura de la molécula. Existen varios tipos de estas fórmulas, incluidas las fórmulas moleculares y las fórmulas condensadas. Una fórmula molecular enumera el número de átomos para reflejar los de la molécula, de modo que la fórmula molecular de la glucosa es C₆H₁₂O₆ en lugar de la fórmula empírica de la glucosa, que es CH₂O. A excepción de las sustancias muy simples, las fórmulas químicas moleculares generalmente carecen de la información estructural necesaria, e incluso pueden ser ambiguas en ocasiones.

Una fórmula estructural es un dibujo que muestra la ubicación de cada átomo y a qué átomos se une.

En informática

En computación, una fórmula generalmente describe un cálculo, como una suma, que se realizará en una o más variables. Una fórmula a menudo se proporciona implícitamente en forma de una instrucción de computadora como.

Grados Celsius = (5/9)*Grados Fahrenheit- 32)

En el software de hojas de cálculo, una fórmula que indica cómo calcular el valor de una celda, digamos A3, podría escribirse como

=A1+A2

donde A1 y A2 se refieren a otras celdas (columna A, fila 1 o 2) dentro de la hoja de cálculo. Este es un atajo para el "papel" formulario A3 = A1+A2, donde A3 se omite, por convención, porque el resultado siempre se almacena en la propia celda, lo que hace que la indicación del nombre sea redundante.

Unidades

Las fórmulas que se usan en ciencia casi siempre requieren una selección de unidades. Las fórmulas se utilizan para expresar relaciones entre varias cantidades, como la temperatura, la masa o la carga en física; oferta, beneficio o demanda en economía; o una amplia gama de otras cantidades en otras disciplinas.

Un ejemplo de una fórmula utilizada en la ciencia es la fórmula de entropía de Boltzmann. En termodinámica estadística, es una ecuación de probabilidad que relaciona la entropía S de un gas ideal con la cantidad W, que es el número de microestados correspondientes a un macroestado dado:

S=k⋅ ⋅ log⁡ ⁡ W{displaystyle S=kcdot log W} (1) S= k ln W

donde k es la constante de Boltzmann igual a 1,38062 x 10⁻²³ julios/kelvin, y W es el número de microestados consistentes con el macroestado dado.