Relacion entre calor y trabajo

Relación calor – trabajo

Por Maria Isabel Diaz Pedroza

En termodinámica calor y trabajo se definen como energías en tránsito; la Tierra recibe energía del sol, la cual se aprovecha de diferentes maneras. Si calor y trabajo, son ambos formas de energía en tránsito de unos cuerpos o sistemas a otros, deben estar relacionadas entre sí.

Encontramos que el calor es la forma de energía queatraviesa las fronteras de un sistema debido a una diferencia de temperatura, por conducción o por radiación.

Conducción es la transferencia de calor de una parte de un cuerpo a otra parte del mismo cuerpo. O de un cuerpo a otro con el que está en contacto físico. Radiación es la transferencia de calor de un cuerpo de un cuerpo hacia otro que no se halla en contacto con aquel, mediante ondas queviajan a través del espacio. El ejemplo de transmisión de calor por radiación más conocido por nosotros es el calor que recibimos del sol.

Al igual que la electricidad, el calor es un concepto simple y complejo a la vez. El calor es energía. El calor se define como la suma total de energías cinéticas de todas las moléculas constitutivas de un cuerpo. Este también se conoce como la energíainterior de un cuerpo. El calor, como otras formas de energía, viaja en olas. El calor puede transformar la materia que toca, al calentarla causa que las moléculas del objeto se muevan o que se cree una reacción química, como el fuego. El calor se manifiesta ya sea como una vibración molecular dentro de una substancia o como una reacción electromagnética.

Como sabemos, el Universo está hecho demateria y energía. La materia está hecha de átomos y moléculas. Estas partículas y moléculas se están moviendo continuamente y tropiezan unas con otras o vibran hacia atrás y hacia adelante. El movimiento de los átomos y moléculas de un objeto crea energía, esta energía también se conoce como calor o energía termal. Entre más energía se le agregue a un objeto, las moléculas y los átomos se mueven másrápido y la energía de calor o movimiento aumenta. Un objeto tiene energía de calor aunque se encuentre frío, pues sus átomos continúan en movimiento.

El trabajo que un sistema intercambia con su medio ambiente está asociado siempre con la acción de fuerzas en movimiento; es una energía en tránsito, un sistema nunca contendrá trabajo sino que será capaz de realizarlo o de recibirlo, en unintercambio de energía con los alrededores, que podrán ser otro sistema o su medio ambiente; para simplificar las mediciones de calor, es útil delimitar las fronteras del cuerpo u objeto que queremos estudiar y llamar a esta parte del Universo “el sistema”.

Si tomamos un sistema y lo aislamos del universo que lo rodea, que llamamos “alrededores”, de tal manera que no pueda haber intercambio deenergía entre ellos, podemos afirmar que la energía del sistema permanecerá sin cambio, de ser posible el intercambio de energía entre el sistema y sus alrededores, de todas maneras podremos afirmar que la energía total del Universo (sistema + alrededores) será la misma, ya que si, por ejemplo aumentara, esta energía adicional, necesariamente provendría de los alrededores y disminuiría en estacantidad.

Esta situación es de hecho una regla universal conocida como la ley de la conservación de la energía, y que se expresa como; “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.

Las formas de transmisión de energía más conocidas, y por tanto las más utilizadas, son la transmisión por medio de calor o por medio de trabajo mecánico; un tipo de trabajo mecánico es el que implicacambiar la posición de un objeto: en este caso, el trabajo, es igual al producto de la fuerza aplicada, por la distancia recorrida, en todos los procesos, una parte de la energía se libera en forma de calor hacia los alrededores, aunque la energía total se mantiene, de igual forma se mantiene la posibilidad de acumular energía potencial en un cuerpo por el simple hecho de elevarlo, esto se debe a...