Principio de la conservación de la energía y termoquímica
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Primera ley o principio de la termodinámica
El principio de la conservación de la energía es el fundamento de la termodinámica. Su objetivo es controlar los intercambios energéticos que ocurren entre un sistema termodinámico y su entorno. Según este principio, si la energía de un sistema disminuye durante un proceso, debe aparecer una cantidad equivalente de energía en su entorno.
El primer principio de la termodinámica explica cómo los intercambios de calor y trabajo afectan la energía de un sistema. Para ello, se utiliza una magnitud llamada energía interna (U), que es una caracterización macroscópica de la energía microscópica de todas las partículas que componen el sistema. En otras palabras, es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura. En el sistema internacional, la unidad de medida es el Julio (J).
Calor (Q): se define como la energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia. Se utiliza para describir el flujo de calor en la transferencia de energía.
La variación de energía interna de un sistema se calcula como la diferencia entre el calor desprendido o absorbido por el sistema y el trabajo realizado por o sobre el sistema: △U = Q - W.
En el criterio de signos tradicional:
- Q < 0: el sistema cede calor al entorno, disminuyendo su energía interna (△U < 0).
- Q > 0: se transfiere calor al sistema, aumentando su energía interna (△U > 0).
- W < 0: se realiza trabajo sobre el sistema, aumentando su energía interna (△U > 0).
- W > 0: el sistema realiza trabajo sobre el entorno, disminuyendo su energía interna (△U < 0).
Termoquímica
La termoquímica es el estudio de los cambios de calor en las reacciones químicas. El calor es la forma de energía más comúnmente absorbida o liberada en estas reacciones. En una reacción química, la variación de energía interna (△U) se calcula como la diferencia entre la energía interna de los productos y la energía interna de los reactantes: △U = U productos - U reactantes = Q - W.