termodinamica

Calor y energía
1. Aclarando conceptos
Temperatura y energía térmica
Ya sabemos que la energía térmica se debe al movimiento de las partículas que forman la materia y que la temperatura es una propiedad, medida por los termómetros, que permite diferenciar cuerpos calientes y fríos. ¿Qué relación hay entre estas magnitudes?
Fijémonos en la escena de la derecha y tratemos de contestarnos lassiguientes preguntas: ¿Tienen todas las partículas del gas la misma energía? ¿Qué ocurre después de subir o bajar la temperatura (arrastrando el punto rojo) en las partículas del gas? Reflexionando sacarás las siguientes conclusiones:
• A una temperatura determinada las partículas de un cuerpo tienen diferentes energías (se mueven a diferentes velocidades).
• Cuando la temperatura asciende, elconjunto de las partículas se mueven más rápido (tienen más energía), aunque algunas pueden seguir siendo muy lentas.
• Cuando la temperatura desciende, el conjunto de las partículas se mueve más lentamente (tienen menos energía), aunque algunas se muevan algo más rápidamente.
• Estas ideas son ciertas independientemente del número de partículas.
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FÍSICA Y QUÍMICA

En la escena observamosun gas encerrado en un recipiente y un termómetro que nos marca su temperatura. Cada partícula del gas va acompañada de su vector velocidad correspondiente. Cuando la velocidad es pequeña, los vectores velocidad adquieren la forma de letras “v” indicando la dirección del movimiento.
Obviamente, si la temperatura, y por lo tanto la velocidad media de las partículas, es alta, los choques de laspartículas con las paredes son más violentos y el gas ejercerá más presión. Aunque no podamos medir directamente la velocidad de las partículas, su presión y la temperatura son sus indicadores macroscópicos. Calor y energía térmica
Cuando un cuerpo aumenta su energía térmica se está calentando, es decir recibiendo calor. Cuando un cuerpo disminuye su energía térmica se está enfriando, es decir,perdiendo calor. De esta forma, el calor no es más que una forma de denominar a los aumentos y pérdidas de energía térmica.
El calor puede provenir de una conversión de una energía en otra. En la escena de la derecha el calor proviene de la energía química (por combustión). A medida que pasa el tiempo la energía producida por el mechero es absorbida como calor, invirtiéndose en aumentar la energíatérmica del gas y, por tanto, su energía térmica media que se reflejará en un aumento de la temperatura observable.
En esta escena utilizamos unidades arbitrarias de calor y energía media porque, dado el gran número de partículas que componen el gas, la energía por partícula es tan pequeña que no resulta interesante medirla en unidades del S.I. Aún así, podemos concluir que:
El calor es la variaciónde la energía térmica de un cuerpo.
Por lo tanto, el calor no es una magnitud independiente que se pueda “almacenar” en los cuerpos. La magnitud que aumenta o disminuye en un cuerpo es su energía térmica y estas variaciones se reflejarán en la variación de la temperatura.
Más adelante veremos una excepción, un caso en que la absorción de energía en forma de calor no produce una variación detemperatura, aunque sí se traduzca en una variación de la energía interna de un cuerpo.
Otro aspecto interesante que debemos señalar es la dificultad de medir la energía térmica media de las partículas de un cuerpo de forma directa. Para poder medirla de alguna forma necesitamos recurrir a alguna propiedad macroscópica relacionada con ella, como la longitud de la columna de mercurio de un termómetro.150
FÍSICA Y QUÍMICA

En la escena, un gas se calienta por la acción de un mechero. A medida que pasa el tiempo, el mechero habrá producido más energía que se absorberá por el gas en forma de calor, aumentando su energía térmica media, es decir, su temperatura. Calor y temperatura
Aunque en un apartado posterior estudiaremos con algún detalle las escalas termométricas, ya estamos lo...