Materia, Energía y Termodinámica: Claves de las Transformaciones en el Universo
Clasificado en Biología
Escrito el en 
español con un tamaño de 4,49 KB
Materia y Energía: Fundamentos de las Transformaciones en el Universo
Los factores fundamentales en las transformaciones del universo son la materia y la energía.
La materia: es la cara visible de nuestro mundo.
La energía: es la cara oculta.
La interacción entre ellas es la que constituye el verdadero motor de las transformaciones que vemos. Por ejemplo, al descomponerse una fruta o al quemar un papel.
La Termodinámica: Estudio de las Transformaciones Energéticas
La termodinámica estudia la transformación del calor en otras formas de energía y relaciona energéticamente los procesos químicos, incluyendo la liberación o absorción de energía.
Cuando se somete a estudio un fenómeno, es necesario determinar cuáles son sus límites y su entorno.
Conceptos Clave en Termodinámica
Sistema
Es la parte del universo que se somete a estudio, considerando sus propiedades.
Límite del Sistema
Es la separación, real o imaginaria, del sistema con su entorno.
Entorno
Es la zona en la que se produce el intercambio de algún atributo con el sistema.
Universo (en el contexto de estudio)
Es el conjunto del sistema y el entorno de una investigación.
El sistema y el medio ambiente (entorno) se encuentran separados por los límites del sistema (también conocidos como paredes externas).
Clasificación de Sistemas Termodinámicos
Los sistemas pueden clasificarse en:
- Sistema Abierto: Aquel en el que existe intercambio de energía y materia con el medio ambiente.
- Sistema Cerrado: Aquel en el que los límites del sistema permiten un intercambio de energía con el ambiente, pero no de materia.
- Sistema Aislado: Aquel en el que los límites son tales que no se produce intercambio de materia ni energía con el ambiente.
Estados de un Sistema y Variables de Estado
Los estados de un sistema son el conjunto de características observables que determinan el estado inicial y final de un sistema. Estas características se llaman variables de estado.
Importancia del Entorno en el Estudio de un Sistema Cerrado
La elección de un sistema aislado es muy conveniente para facilitar su estudio. Sin embargo, al estudiar un sistema cerrado, el entorno sigue siendo crucial, ya que es con él que se pueden intercambiar atributos como la energía.
Ejemplo: En el estudio del comportamiento de las aves durante su ciclo reproductivo, si están en cautiverio (considerado un sistema cerrado para ciertos aspectos como el intercambio de materia), su comportamiento puede diferir de cuando están en su hábitat natural (un sistema abierto). El entorno, incluso para un sistema cerrado, puede influir indirectamente o ser el receptor/fuente de la energía intercambiada.
Entalpía (H): Medida del Intercambio de Calor
La entalpía (H) es una función de estado que indica la relación energética del sistema con su entorno. Específicamente, el cambio de entalpía (ΔH) corresponde al calor intercambiado entre el sistema y el entorno a presión constante.
- En una reacción química, este intercambio depende del contenido energético de los productos en relación con el de los reactantes y se mide a través de la variación de entalpía (ΔH).
- Reacciones Endotérmicas: Si la entalpía de los productos es mayor que la de los reactivos (ΔH > 0), será necesario proporcionar calor para que la reacción ocurra. El sistema absorbe calor del entorno.
- Reacciones Exotérmicas: Si la entalpía de los productos es menor que la de sus reactantes (ΔH < 0), el sistema libera calor hacia el entorno.
Ley de Hess: Suma de Entalpías de Reacción
La Ley de Hess es un postulado fundamental que orienta el balance energético en las reacciones químicas.
Establece que la variación de entalpía que tiene lugar cuando los reactantes se transforman en productos es la misma, independientemente de si la reacción transcurre en una sola etapa o en varias etapas. La aplicación de este concepto permite calcular la variación de entalpía de reacciones que son difíciles de medir directamente, como aquellas muy lentas o que producen subproductos no deseados.