una verdad incomoda

Unidad 5. CALOR Y LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.

5.1 calor y la primera ley de la termodinammica

La termodinámica es la Rama de la física que estudia los procesos donde hay transferencia de energía en forma de calor y de trabajo. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico entre sí, la temperatura del cuerpo más cálido disminuye y la del más frío aumenta.Si permanecen en contacto térmico durante cierto tiempo, finalmente alcanzan una temperatura común de equilibrio, de valor comprendido entre las temperaturas iniciales. En este proceso se produjo una transferencia de calor del cuerpo más cálido al más frío. La pregunta que surge es ¿cuáles son las características de esa transferencia de calor? En el próximo capítulo intentaremos dar una respuestaa esa pregunta, ya que en este debemos aprender a conocer la capacidad de absorber o liberar calor de los cuerpos, las diferentes formas de calor, el trabajo termo- dinámico, la energía interna de los cuerpos y como se relacionan entre sí esas variables a través de la primera ley de la termodinámica.


ALGUNAS DEFINICIONES:


a)Sistema: cualquier grupo de átomos, moléculas, partículas uobjetos en estudio termodinámico. Por ejemplo el agua dentro de un envase, el cuerpo de un ser vivo o la atmósfera. Un esquema se muestra en la figura1.


b)Ambiente: todo lo que no pertenece al sistema, es lo que rodea al sistema, sus alrededores. Por ejemplo el exterior al envase donde está el agua, o el espacio que rodea a la atmósfera (puede ser todo el Universo). Entre el sistema y elambiente puede haber intercambio de calor y de energía y se puede realizar trabajo (figura1).


c)Sistema cerrado: sistema en el cual no entra ni sale masa, pero que puede in- tercambiar calor y energía con el ambiente.


d)Sistema abierto: sistema que puede tener variación de masa, como por ejem- plo intercambio de gases o líquidos, o de alimentos en los seres vivos.


e)Sistema cerradoaislado: sistema en el cual no se produce ningún intercambio de calor o energía con el ambiente a través de sus fronteras.




Ambiente

Sistema




Calor
Trabajo



Figura 1 Esquema donde se representa un sistema termodinámico rodeado por su ambiente.

5.2 CALOR:

Se debe distinguir desde un principio claramente entre los conceptos de calor y energía interna de un objeto. El calor,(símbolo Q), se define como la
energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia. El con- cepto de calor, se usa para describir la energía que se transfiere de un lugar a otro, es decir flujo de calor es una transferencia de energía que se produce únicamente como consecuencia de las diferencias de temperatura. La ener- gía interna, estudiaremos más en detalle en la sección13.6, es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura. La energía interna de un gas es esencialmente su energía cinética en escala microscópica: mientras mayor sea la temperatura del gas, mayor será su energía interna. Pero también puede haber transferencia de energía entre dos sistemas, aún cuando no haya flujo de calor. Por ejemplo, cuando un objeto resbala sobre una superficiehasta dete- nerse por efecto de la fricción, su energía cinética se transforma en energía interna que se reparte entre la superficie y el objeto (y aumentan su temperatura) debido al trabajo mecánico realizado, que le agrega energía al sistema. Estos cambios de energía interna se miden por los cambios de temperatura.


Cuando la ciencia termodinámica era bebe, digamos a principios del 1800, y nose comprendía bien el concepto de calor, los científicos definieron el calor en términos de los cambios en la temperatura que el calor produce en los cuerpos. Por lo que se definió una unidad de medida del calor, llamada caloría, símbolo cal, como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius desde 14.5º C a 15.5º C. La unidad de calor en el...