La termodinámica

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La termodinámica:

La termodinámica es la rama de la física que se dedica al estudio de las relaciones entre el calor y el resto de las formas de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos de los cambios de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en los sistemas a nivel macroscópico. La base de la termodinámica es todo lo referente a la circulación de la energía, un fenómeno capaz de infundir movimiento a los cuerpos. Entre los procesos termodinámicos, se destacan los isotérmicos (no cambia la temperatura), los isócoros (no cambia el volumen), los isobáricos (no cambia la presión) y los adiabáticos (no hay transferencia de calor).

La primera ley de la termodinámica:

La primera ley de la termodinámica, que se conoce como el principio de conservación de la energía señala que si un sistema intercambia calor con otro, su propia energía interna cambiará. El calor en este sentido es la energía necesaria que debe intercambiar un sistema para compensar las diferencias entre el trabajo y la energía interna.

El calor:

El calor es la sensación que experimenta un ser vivo ante una temperatura elevada. La física entiende el calor como la energía que pasa de un cuerpo a otro o de un sistema a otro, una transferencia vinculada al movimiento de átomos, moléculas y otras partículas.

En este sentido, el calor puede generarse a partir de reacciones nucleares (como las fusiones que acontecen en el interior del Sol), reacciones químicas (la combustión) o disipaciones. En este último caso puede hablarse de disipación electromagnética(los hornos de microondas) o disipación mecánica (la fricción).

Dicho en otras palabras el calor es una forma de energía que está asociada al movimiento de los átomos y moléculas, además de otras partículas que forman la materia. El calor es una cantidad de energía. Dos cuerpos en contacto intercambiarán esta energía hasta que su temperatura sea equilibrada. Las formas de transferencia de esta energía son: conducción, convección y radiación.

Energía:

La energía es la capacidad que posee un cuerpo para realizar un trabajo. Todos los cuerpos poseen energía y pueden producir cambios sobre sí mismos y sobre otros elementos. Cuando se realiza cualquier actividad, la energía que perdemos es transmitida a otros objetos. Por eso se dice que la energía nunca se pierde, sino que se transforma.

Dentro de este orden de ideas la energía es la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por tanto, de su longitud de onda. Esta energía se comunica a la materia cuando absorbe radiación y se recibe de la materia cuando emite radiación. La energía asociada al movimiento se conoce como energía cinética mientras que la relacionada con la posición es la energía potencial.

Unidad de joule:

El Joule (J) se determina como la unidad del Sistema Internacional (métrico- decimal) para energía, trabajo y calor. Se define como el trabajo realizado por la fuerza de 1 newton en un desplazamiento de 1 metro.

Toma su nombre hispanizado a “Julio” en honor al físico James Prescott Joule, por lo que es también muy común utilizar la palabra Julio en lugar de Joule, término que se usa en otros idiomas, como el inglés.

 Unidades equivalentes:

Nombre Símbolo Valor Equivalencia

newton•metro N•m 1 N•m 1 J

watt•segundo W•s 1 W•s 1 J

electrón-volt eV 6,2415×1018eV 1 J

coulomb•vol C•V 1 C•V 1 J

atmósfera•litro atm•L 0,00987 atm•L 1 J

Pascal•metro cúbico Pa•m3 1 Pa•m3 1 J

calorías cal 0,238902957 cal 1 J

 Submúltiplos y Múltiplos:

Valor Símbolo Nombre

10-9 J nJ nanojoule

10-6 J µJ microjoule

10-3 J mJ microjoule

103 J kJ kilojoule

106 J MJ megajoule

109 J GJ gigajoule

Unidades de calorías:

La caloría (símbolo cal) es una unidad de energía del ya en desuso Sistema Técnico de Unidades, basada en el calor específico del agua. Aunque en el uso científico actual, la unidad de energía es el julio (del Sistema Internacional de Unidades), permanece el uso de la caloría para expresar el poder energético de los alimentos.

La caloría fue definida por primera vez por el profesor Nicolas Clément en 1824 como una caloría-kilogramo y así se introdujo en los diccionarios franceses e ingleses durante el periodo que va entre 1842 y 1867.

Se define la caloría como la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar un grado celsius la temperatura de un gramo de agua pura, desde 14,5 °C a 15,5 °C, a una presión normal de una atmósfera.

Una caloría (cal) equivale exactamente a 4,1868 julios (J), mientras que una kilocaloría (kcal) es exactamente 4,1868 kilojulios (kJ).

Unidad de temperatura:

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio, frío que puede ser medida, específicamente, con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.

En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor "cero kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius.

Entalpia:

Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Se expresa así:

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