La Termodinámica estudia el intercambio de energía entre los cuerpos, especialmente en forma de calor y trabajo, así como las leyes que gobiernan estos procesos.
Aunque suelen confundirse, temperatura y calor no significan lo mismo.
| Temperatura | Calor |
|---|---|
| Mide el estado térmico de un cuerpo. | Es energía en tránsito entre cuerpos con distinta temperatura. |
| Se mide en °C, K o °F. | Se mide en joules (J). |
El calor siempre fluye espontáneamente desde el cuerpo con mayor temperatura hacia el de menor temperatura.
| Escala | Símbolo |
|---|---|
| Celsius | °C |
| Kelvin | K |
| Fahrenheit | °F |
K = °C + 273,15
°C = K − 273,15
25°C = 298,15 K
| Escala | Símbolo |
|---|---|
| Celsius | °C |
| Kelvin | K |
| Fahrenheit | °F |
K = °C + 273,15
°C = K − 273,15
25°C = 298,15 K
Cada sustancia necesita una determinada cantidad de energía para aumentar su temperatura.
Q = m · c · ΔT
| Símbolo | Magnitud |
|---|---|
| Q | Calor |
| m | Masa |
| c | Calor específico |
| ΔT | Variación de temperatura |
Calentar 2 kg de agua 10 °C requiere aproximadamente:
Q = 2 × 4186 × 10 Q = 83720 J
La materia puede cambiar de estado físico al absorber o liberar energía, sin modificar su composición química.
| Cambio | Proceso |
|---|---|
| Fusión | Sólido → Líquido |
| Solidificación | Líquido → Sólido |
| Vaporización | Líquido → Gas |
| Condensación | Gas → Líquido |
| Sublimación | Sólido → Gas |
| Sublimación inversa | Gas → Sólido |
Durante un cambio de estado, la temperatura permanece constante aunque el sistema siga intercambiando calor.
La energía interna de un sistema cambia cuando intercambia calor o realiza trabajo.
ΔU = Q − W
| Símbolo | Significado |
|---|---|
| ΔU | Variación de energía interna |
| Q | Calor transferido al sistema |
| W | Trabajo realizado por el sistema |
Un sistema recibe 500 J de calor y realiza un trabajo de 200 J.
ΔU = 500 − 200 ΔU = 300 J
No todo el calor puede transformarse completamente en trabajo. En todo proceso natural aumenta la entropía del universo.
El calor fluye espontáneamente desde un cuerpo más caliente hacia otro más frío.
Una taza de café caliente se enfría con el tiempo porque cede calor al ambiente.
Una máquina térmica transforma parte del calor recibido en trabajo mecánico.
Estos dispositivos utilizan trabajo para transportar calor desde un cuerpo frío hacia uno caliente.
Resumen de las fórmulas más importantes.
| Tema | Fórmula |
|---|---|
| Calor específico | Q = m · c · ΔT |
| Primera Ley | ΔU = Q − W |
| Conversión a Kelvin | K = °C + 273,15 |
| Conversión a Celsius | °C = K − 273,15 |
Los motores de combustión transforman energía térmica en energía mecánica.
Heladeras y aires acondicionados extraen calor de un ambiente y lo transfieren al exterior.
Las centrales termoeléctricas utilizan vapor para mover turbinas y generar electricidad.
La Termodinámica permite estudiar el clima, el efecto invernadero y los procesos energéticos del planeta.
La Termodinámica estudia cómo se intercambian y transforman el calor, el trabajo y la energía. Comprender estos procesos resulta esencial para analizar el funcionamiento de motores, sistemas de refrigeración, centrales eléctricas y numerosos fenómenos naturales.
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