Principios de Termodinámica: Energía, Calor y Temperatura

Conceptos Fundamentales de Energía

Energía: Magnitud que cuantifica la capacidad que tiene un cuerpo para producir cambios en él mismo o en su entorno. La unidad de energía es el julio (J).

Tipos de Energía

• Energía potencial: Capacidad de un cuerpo para producir cambios por su masa y la altura a la que se encuentra.
• Energía eléctrica: Se asocia a las corrientes eléctricas.
• Energía electromagnética y sonora: La luz y el sonido que emite el televisor son dos formas de energía.
• Energía química: Capacidad para producir cambios en los distintos tipos de sustancias.
• Energía térmica: Capacidad de un sistema para producir cambios por su masa y temperatura.
• Energía cinética: Capacidad de un cuerpo para producir cambios por su masa y su velocidad.

Transformación y Transferencia de Energía

Un cuerpo posee energía según su velocidad, altura, etc. Esta cantidad de energía puede:

• Transformarse: En otro tipo de energía que sigue perteneciendo al mismo cuerpo.
• Transferirse: A otro cuerpo en la misma forma o en otra.
• Disiparse: La energía se transfiere al aire, suelo, etc., convirtiéndose en energía no útil.

Temperatura y Calor

La temperatura de un cuerpo es un reflejo de la velocidad promedio de sus partículas; estas pueden producir cambios debido a su velocidad y, por tanto, poseen energía cinética.

Calor es el término empleado para agrupar todos los modos de transferir energía térmica entre cuerpos.

Modos de Transferencia de Energía Térmica

• Conducción: Es el modo de transferencia de energía térmica entre dos cuerpos en contacto debido a las colisiones entre sus partículas.
• Equilibrio térmico: Cuando dos cuerpos están en contacto el tiempo suficiente, su temperatura acaba siendo la misma y deja de transferirse energía en las colisiones de sus partículas porque estas poseen la misma cantidad de energía.
• Convección: Modo de transferencia de energía térmica ligado al movimiento de la materia (en líquidos y gases).
• Radiación: Modo de transferencia de energía térmica mediante ondas electromagnéticas; la radiación es el único que puede darse en el vacío.

Propiedades de los Materiales

• Metales: Conductores térmicos.
• Plásticos: Aislantes.

Dilatación y Medición

Cuando un cuerpo absorbe energía en forma de calor, puede aumentar su temperatura, cambiar de estado de agregación o dilatarse.

Los termómetros de líquido son instrumentos para medir la temperatura de un cuerpo que se basan en la dilatación de un líquido al variar su temperatura.

La relación de conversión es: T(K) = T(ºC) + 273