Termodinamica

ENERGIA

Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las maquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.

La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias que se manifiestan en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de manera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.

TIPOS DE ENERGIA

La energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, entre otras. Según sea el proceso, la energía se denomina:

• Energía térmica

Se debe al movimiento de partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro q este a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro se debe a una diferencia de temperatura denominada Calor.

• Energía eléctrica

Es una de las forma de energía mas empleadas en la vida cotidiana. La energía eléctrica Es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: Luminoso, térmico y magnético. Ejemplo: Transportada por la corriente eléctrica de nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla.

• Energía radiante

Es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojos (IR), entre otros. La característica principal de esta energía es que se puede es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ejemplo: la energía que proporciona el sol y que nos llega a la tierra en forma de luz y calor.

• Energía química

Es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Ejemplo: la que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo entre estos esta el combustible de butano que se manifiesta en el yesquero.

• Energía nuclear

Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión, Ejemplo: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.

 Energía nuclear de fisión: consiste en la fragmentación de un núcleo “pesado” (con muchos protones y neutrones) en otros dos núcleos de, aproximadamente, la misma masa, al mismo tiempo que se liberan varios neutrones. Los neutrones se desprenden en la fisión pueden romper otros núcleos y desencadenar nuevas fisiones en las que se liberan otros neutrones que vuelven a repetir el proceso y así sucesivamente, este proceso se llama reacción en cadena.

 Energía nuclear de fusión: consiste en la unión de varios núcleos “ligeros” (con pocos protones y neutrones) para formar otro más “pesado” y estable, se con gran desprendimiento de energía. Para que los núcleos ligeros se unan, hay que vencer las fuerzas de repulsión que hay entre ellos. Por eso, iniciar este proceso hay que suministrar energía (estos procesos se suelen producir a temperaturas muy elevadas, de millones de C, como con las estrellas).

• Energía mecánica

Es la producida por fuerzas por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, entre otras, y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazado de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: energía cinética y energía potencial (gravitatoria y elástica).

 Energía Cinética: es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en el movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. Ejemplo: el viento al mover las aspas de un molino.

 Energía potencial: es la energía que tiene un cuerpo situado a una determinada altura sobre el suelo. Ejemplo: el agua embalsada, que se manifiesta al caer y mover la hélice de una turbina.

CALOR

Es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. Ejemplo: Una bebida fría dejada en una habitación se entibia.

TIPOS DE CALOR

Calor específico

El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura:

donde:

 es el calor aportado al sistema.

 es la masa del sistema.

 es el calor específico del sistema.

 es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.

Las unidades más habituales de calor específico son J / (kg • K) y cal / (g • °C).

El calor específico de un material depende de su temperatura; no obstante, en muchos procesos termodinámicos su variación es tan pequeña que puede considerarse que el calor específico es constante. Asimismo, también se diferencia del proceso que se lleve a cabo, distinguiéndose especialmente el "calor específico a presión constante" (en un proceso isobárico) y "calor específico a volumen constante (en un proceso isocórico).

De esta forma, y recordando la definición de caloría, se tiene que el calor específico del agua es aproximadamente:

• Calor específico molar

El calor específico de una sustancia es un índice importante de su constitución molecular interna, y a menudo da información valiosa de los detalles de su ordenación molecular y de las fuerzas intermoleculares. En este sentido, con frecuencia es muy útil hablar de calor específico molar denotado por cm, y definido como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un mol de una sustancia en 1 grado es decir, está definida por:

donde n indica la cantidad de moles en la sustancia presente.

• Capacidad calorífica

La capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Se denota

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