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Ya conocemos desde 1º el principio de conservación de la energía. También nos podemos acordar que existen tres formas de intercambiar energía con el exterior: calor Q, trabajo W, y radiación.
Calor. Es la energía intercambiada debido a una diferencia de temperaturas.
El objeto frío se calienta y el caliente se enfría hasta que se nivelan sus temperaturas. Si la temperatura del sistema aumenta, el calor (en este caso recibido) se considera positivo y lo podemos calcular como
Q = m . c. ∆ t
Si la temperatura de nuestro sistema disminuye, el calor será negativo.
Si el sistema es la carne a la brasa, su temperatura aumenta y por tanto está recibiendo Q, energía térmica.
Trabajo. es la energía intercambiada mediante fuerzas en movimiento. Las fuerzas proporcionan aceleraciones, velocidades y por tanto energías cinéticas. El trabajo es importante en las reacciones en las que intervienen gases, estos se pueden expansionar, aparecer nuevos gases, comprimir etc todos estos procesos van acompañados de fuerzas que se mueven.
El nacimiento de la termodinámica está en mejorar las máquinas de vapor y después ha seguido evolucionando hasta llegar a los últimos motores de bajo consumo.
El trabajo que recibe o produce un sistema se calcula así W = - p . ∆v a presión constante.
Si el volumen aumenta, el sistema realiza un trabajo y el trabajo será negativo. Si hacemos un trabajo contra el sistema el volumen disminuye y el trabajo será positivo.
Radiación. es la energía intercambiada en forma de radiación. Si el sistema produce luz la radiación sera negativa y si recibe energía luminosa será positiva.
Energía interna U,
La energía interna que tiene un objeto se debe por un lado a los enlaces de las moléculas que la componen y por otro al movimiento interno (vibración o traslación) de estas moléculas.
El butano por ejemplo tiene mucha energía guardada en los enlaces de las moléculas. Si además tiene bastante temperatura, si por ejemplo está gaseoso tiene un poco más energía interna.
El primer principio de la termodinámica o principio de conservación de la energía que utilizamos en química es:
Q + W = ∆ U = Uf - Ui
Nos viene a decir que las variaciones de energía se emplean en realizar trabajo o intercambiar calor.
Pon un ejemplo de un sistema que transforme calor en trabajo y otro al contrario.
Un gas contenido en un cilindro se comprime mediante un trabajo de 460J y en el proceso hay una cesión de calor de 120 J. Calcular la variación de energía interna:
460 -120 = 340 J la energía del sistema aumentará.
Rellanar la tabla:
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