Fundamentos de Termodinámica y Transformaciones Energéticas

Conceptos Fundamentales de Energía

Energía: Capacidad para realizar un trabajo; es la facultad que tiene un cuerpo para provocar un cambio.

Fuentes de energía: La energía primaria es utilizada por el ser humano y tiene su origen en la naturaleza, siendo emitida principalmente por el Sol, lo cual es fundamental para la existencia de la vida.

Tipos de Energía

• Energía calorífica: Se manifiesta en forma de calor. Los materiales que contienen esta energía poseen átomos formados por moléculas; es la energía interna de un sistema termodinámico.
• Energía ondulatoria: La energía fluye desde la fuente de ondas a través de un medio de transporte con una velocidad de propagación específica.
• Energía sonora: Se transmite por medio de ondas sonoras y procede de la energía de vibración del foco sonoro, propagándose a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética y potencial.
• Energía eléctrica: Surge de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que establece una corriente eléctrica entre ambos al estar en contacto mediante un conductor eléctrico.

Ley de la Conservación de la Energía

La energía total de un sistema es siempre constante, aun cuando esta se transforme de una forma a otra dentro del mismo. Es la ley que establece que el total de energía en cualquier sistema físico aislado permanece invariable.

Transformaciones y Propiedades Térmicas

Transformaciones de la energía: Proceso de cambio de una forma de energía a otra.

Temperatura: Medida de la energía cinética media por molécula.

Energía térmica: Energía interna total de un objeto, definida como la suma de sus energías moleculares (potencial y cinética). Representa la temperatura de las moléculas en un cuerpo.

Calor: Transformación de energía térmica; es la transferencia de energía térmica provocada por una diferencia de temperatura.

Medición y Transferencia de Calor

Termómetro: Dispositivo que, con base en una escala, determina la temperatura.

Escalas termométricas

• Absoluta: Define la temperatura más baja posible.
• Relativa: Basada en los puntos de ebullición o congelamiento del agua.

Mecanismos de transferencia de calor

• Conducción: Transferencia de energía térmica mediante colisiones de moléculas adyacentes a lo largo de un medio material.
• Convección: Transferencia de calor por medio del movimiento real de la masa de un fluido.
• Radiación: El calor se transfiere mediante ondas electromagnéticas.

Dilatación: Aumento del volumen de un cuerpo, haciéndose más grande (más largo, ancho o ambos). La dilatación puede ocurrir por una variación de temperatura a presión constante; esto se conoce como dilatación térmica.

Calor específico: Se define como la capacidad calorífica entre la masa de la sustancia, o bien, como la cantidad de calor que necesita un gramo de sustancia para elevar su temperatura 1 °C.