Conceptos Clave de Termodinámica: Energía, Calor, Entalpía y Más
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¿Qué es la Energía en Termodinámica?
La energía es la capacidad de realizar trabajo o de producir un cambio. En termodinámica, se analiza cómo se manifiesta la energía en sus distintas formas y cómo se transforma.
Diferencia entre Temperatura, Calor y Energía Térmica
La temperatura está asociada a la energía cinética promedio de las partículas de un cuerpo, es decir, a su movimiento. El calor, en cambio, es la energía transferida entre dos cuerpos debido a una diferencia de temperatura. La energía térmica es una forma de energía asociada al movimiento aleatorio de las partículas.
Propiedades de Estado en Termodinámica
Las propiedades de estado son características de un sistema termodinámico que dependen *únicamente* del estado actual del sistema y no de cómo llegó a ese estado. Ejemplos: temperatura, presión, volumen, energía interna.
Procesos Endotérmicos y Exotérmicos: Flujo de Calor
Un proceso exotérmico es aquel en el que el sistema *libera* energía térmica (calor) hacia los alrededores. Un proceso endotérmico es aquel en el que el sistema *absorbe* energía térmica (calor) de los alrededores.
¿Para qué se Utiliza la Entalpía (H)?
La entalpía (H) se utiliza para medir el calor absorbido o liberado por un sistema durante un proceso que ocurre a *presión constante*. Es una función de estado muy útil en química.
Entalpía de Reacción Estándar
La entalpía de reacción estándar (ΔH°) es el cambio de entalpía que se produce cuando una reacción se lleva a cabo en condiciones estándar (298 K y 1 atm de presión). Se refiere a la entalpía involucrada en la formación de un compuesto a partir de sus elementos en su forma más estable.
Signo de ΔH en Procesos Endotérmicos y Exotérmicos
- Proceso endotérmico: ΔH > 0 (positivo), el sistema absorbe calor.
- Proceso exotérmico: ΔH < 0 (negativo), el sistema libera calor.
Diferencia entre Calor Específico y Capacidad Calorífica
- Calor específico (c): Cantidad de calor necesaria para elevar en 1 °C la temperatura de 1 gramo de una sustancia.
- Capacidad calorífica (C): Cantidad de calor necesaria para elevar en 1 °C la temperatura de una *determinada cantidad* de sustancia (no necesariamente 1 gramo).
Energía Interna (U)
La energía interna (U) es la suma de todas las energías individuales (cinéticas y potenciales) de todas las partículas que componen un sistema.
Trabajo (W) en Sistemas que se Expandেন o Comprimen
- Expansión: El sistema realiza trabajo sobre los alrededores, W < 0 (negativo).
- Compresión: Los alrededores realizan trabajo sobre el sistema, W > 0 (positivo).
Cambios en la Energía Interna (ΔU)
- Aumento de U: El sistema absorbe calor (Q > 0) o se realiza trabajo sobre él (W > 0).
- Disminución de U: El sistema libera calor (Q < 0) o realiza trabajo (W < 0).
Aplicación de la Ley de Hess
La ley de Hess permite calcular el cambio de entalpía (ΔH) de una reacción química sumando los cambios de entalpía de una serie de reacciones intermedias, incluso si la reacción global no se puede llevar a cabo directamente. Es especialmente útil para reacciones complejas.