Energía interna (U):
* Representa la energía total poseída por un sistema debido al movimiento y la interacción de sus partículas constituyentes (átomos y moléculas).
* Incluye energía cinética (del movimiento) y energía potencial (de interacciones).
* Es una función de estado, lo que significa que depende solo del estado actual del sistema, no de la ruta tomada para llegar a ese estado.
calor (q):
* La transferencia de energía térmica entre objetos o sistemas a diferentes temperaturas.
* Representa la energía que fluye debido a una diferencia de temperatura.
* Es una función de proceso, lo que significa que depende de la ruta tomada durante la transferencia de energía.
* Puede ser positivo (calor agregado al sistema) o negativo (calor eliminado del sistema).
trabajo (w):
* Energía transferida debido a una fuerza que actúa a distancia.
* Puede ser trabajo mecánico (por ejemplo, empujar un pistón), trabajo eléctrico (por ejemplo, ejecutar un motor) u otras formas.
* También es una función de proceso, dependiendo de la ruta tomada.
* Puede ser positivo (trabajo realizado por el sistema) o negativo (trabajo realizado en el sistema).
La primera ley de la termodinámica:
* Esta ley establece que el cambio en la energía interna (ΔU) de un sistema cerrado es igual al calor agregado al sistema (q) menos el trabajo realizado por el sistema (w):
ΔU =Q - W
Resumen de la relación:
* El calor y el trabajo son los mecanismos para cambiar la energía interna de un sistema.
* Agregar calor a un sistema aumenta su energía interna, mientras que el trabajo en un sistema disminuye su energía interna.
* La primera ley de la termodinámica proporciona la relación cuantitativa entre estas tres cantidades.
Ejemplo:
Imagine un recipiente cerrado de gas que se calienta. El calor agregado (Q) aumentará la energía interna (U) del gas, lo que hace que las moléculas se muevan más rápido y aumenten la presión. Si se permite que el contenedor se expanda, el gas funcionará (W) empujando contra el entorno circundante. El cambio en la energía interna será igual al calor agregado menos el trabajo realizado.
Puntos clave:
* El calor y el trabajo no son propiedades del mismo sistema, sino que representan transferencias de energía.
* La energía interna es una propiedad del sistema, que representa su contenido de energía total.
* La primera ley de la termodinámica es un principio fundamental que rige las transformaciones energéticas.
Comprender la relación entre calor, trabajo y energía interna es crucial para comprender varios procesos termodinámicos y sus aplicaciones.
