Termodinámica: Energía, Calor y Entropía

Parte de la química que estudia las transferencias energéticas y sus efectos sobre la materia.

Sistemas Termodinámicos

Un sistema termodinámico es aquella parte del universo separada de su entorno, bien de forma real, o bien en forma imaginaria, que se está observando. Existen tres tipos de sistemas termodinámicos:

• Abierto: Intercambia materia y energía con el entorno.
• Cerrado: No intercambia materia pero sí energía con el entorno.
• Aislado: No intercambia materia ni energía con el entorno.

La energía del conjunto formado por el sistema y su medio siempre se conserva.

Energía Interna (ΔU)

Función de estado extensiva que es la suma de las energías de sus partículas constituyentes. Solo podemos medir la variación de esta que se produce en un sistema que experimenta una transformación. Ec(si es gas ideal)+Ep

Calor

Forma de transferencia de energía que tiene lugar entre cuerpos debido a su diferencia de temperaturas (cedido- absorbido+) 1cal=4.18J.

Propagación de Energía Térmica

• Conducción: Sólidos, se produce de partícula a partícula mediante choques.
• Convección: Líquidos y gases, corrientes de convección.
• Radiación: Mediante ondas electromagnéticas.

La variación de la energía térmica de un cuerpo se manifiesta en forma de variación de su temperatura, de sus dimensiones o bien en un cambio de su estado físico.

Calor Específico

Cantidad de calor en J que hay que comunicar a 1kg de una sustancia para que su temperatura aumente 1K.

Dilatación Térmica

Aumento en las dimensiones de los cuerpos al incrementar su temperatura. Durante un cambio de estado la temperatura del cuerpo permanece constante.

Trabajo

Forma de transferir energía de un sistema a otro mediante la acción de fuerzas aplicadas. Al calentar un gas a presión constante este se expande (el sistema realiza un trabajo-), al enfriarlo se comprime (se realiza trabajo sobre el sistema +).

Máquina Térmica

Dispositivo capaz de efectuar trabajo a partir del calor o utilizar trabajo externo para calentar o enfriar un cuerpo. Funcionan cíclicamente, en cada ciclo la máquina térmica absorbe una cantidad de energía térmica Qa de un foco térmico a alta temperatura Ta y parte de esta energía se transfiere mediante trabajo W. El resto es calor Qb cedido a un foco o sumidero a baja temperatura Tb. En modo inverso, la máquina térmica recibe en cada ciclo un trabajo del exterior que utiliza para absorber calor Qb de una fuente de baja temperatura y ceder calor Qa a una fuente a alta temperatura.

Proceso Irreversible

No puede ser invertido sin dejar cambios en el sistema o en el medio.

Entropía

Función de estado extensiva que mide el grado de desorden de un sistema. +desorden +entropía. Dos focos térmicos que absorben la misma cantidad de energía, el aumento de entropía es mayor en el foco de menor temperatura. Se dice entonces que la energía del foco a mayor temperatura es de mayor calidad que la del foco de temperatura inferior.