Calor Y Trabajo

Calor y trabajo
La Tierra recibe energía del sol, la cual se aprovecha de muchas maneras. Una gran parte es absorbida por la atmósfera y los mares mientras que una porción relativamente pequeña es utilizada por las plantas para realizar el proceso de la fotosíntesis. Nuestro planeta también emite energía al espacio que la rodea, de tal forma que la energía interna de la Tierra es prácticamenteconstante y, por lo tanto, la temperatura global también se mantiene.
El valor de la temperatura promedio de la Tierra, o en cualquier otro lugar depende de la escala que se haya elegido. En forma análoga, podemos medir cambios en la energía de un cuerpo u objeto, pero no podemos asignar un valor a la energía, a menos que fijemos una escala arbitraria con un cero arbitrario. Si llamamos U a laenergía interna de un cuerpo, lo que podemos medir son los cambios en el valor de U. Para simplificar estas mediciones, es muy 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 los “alrededores”, de tal manera que no puede haber intercambio de energíaentre ellos, podemos afirmar que la energía del sistema U permanecerá sin cambio.
De ser posible el intercambio de energía entre el sistema y sus alrededores, de todas maneras podemos afirmar que la energía total del Universo (sistema + alrededores) será la misma, esto es:
U. sist. + U. alr.= U. total= Constante
Ya que si, por ejemplo aumenta U. sist., esta energía adicional necesariamenteprovendría de los alrededores y U. alr. Disminuiría en esta cantidad.
Esta situación es de hecho una regla general universal conocida como Ley de la conservación de la energía, y que se expresa como: “La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”
¿Cómo se puede transferir energía de los alrededores hacia el sistema o viceversa? Las formas de transmisión de la energía más conocidas, y por lotanto las más utilizadas, son la transmisión por medio del calor Q o por medio de trabajos mecánicos W. Los sistemas pueden intercambiar energía con sus alrededores pero no pueden intercambiar masa, se denominan sistemas cerrados.
Es importante hacer notar que un concepto tiene energía, pero no podemos decir que contiene calor. El calor es un medio por el que la energía se transfiere, y sueledecirse que es energía en tránsito. Lo anterior es igualmente válido para el trabajo (W), que también es energía en tránsito.
Por conversión, asignamos un signo positivo (+) al calor, Q, al trabajo, W, cuando el que recibe la energía es el sistema, o sea, cuando U. sist. Aumenta.
Si, por lo contrario, el sistema pierde energía y U. sist. Disminuye, consideramos que el calor y/o el trabajo sonnegativos (-).
Esta conversión es llamada del “sistema egoísta” ya que sólo considera cantidades positivas cuando el sistema gana energía.
Un tipo de trabajo mecánico es el que implica cambiar la posición de un objeto: El trabajo W, es igual al producto de la fuerza aplicada, E, por la distancia recorrida, d: W= F x D.
Si se trata de levantar un objeto a una cierta altura A: la energía quedaacumulada en el objeto como energía potencial. Si se libera el objeto, éste caerá adquiriendo una cierta velocidad. Durante la caída, la energía potencial se va transformando en energía cinética. En el momento en que el objeto choca con la superficie, nuevamente se produce una transformación de energía, si bien esta transformación depende de las propiedades mecánicas y elásticas de los cuerpos quechocan. Si se trata de un balón de futbol, sabremos que rebotará varias veces hasta quedar detenido y haberse liberado de la energía de toda la energía cinética que había adquirido durante su caída. Si es un objeto de vidrio, lo más probable es que la energía sea utilizada para romper enlaces atómicos y se produzca la ruptura del material.
En todos los procesos, una parte de la energía se libera en...