Química General, 2000 - Victor Manuel Ramírez

UNIDAD 1 La energía, la materia y el cambio
Estos tipos de energía también son susceptibles de transformarse. Cuando un clavadista
se arroja de un trampolín, su energía potencial se convierte en cinética; lo
mismo ocurre con el resorte de un reloj, que tiene energía potencial acumulada
misma que gradualmente se convertirá en el movimiento de las agujas.
La energía potencial que se acumula al estirar la cuerda del arco y luego se transforma
en el movimiento de la flecha, puede medirse en kilográmetros (cuando se
inventaron las primeras máquinas se consideraba que el trabajo de un caballo equivalía
a 75 kilográmetros, es decir, la capacidad de levantar 75 kg de peso cada segundo,
de ahí que la unidad llamada HP o caballo de fuerza valga 75 kilográmetros),
pero las otras formas de energía tienen unidades diferentes.
1.1.3 Transferencia y transformación de la energía
En la transferencia y transformación de la energía, se presentan dos conceptos
necesarios para que ésta se efectúe: el contacto térmico y el equilibrio térmico. El
contacto térmico se presenta cuando dos objetos tienen diferentes temperaturas,
para que se pueda presentar la modificación de dicha temperatura. Y se habla de
equilibrio térmico cuando ya no hay posibilidad de modificar la temperatura
de cada uno de ellos. La existencia de este equilibrio mutuo es una ley fundamental
de la termodinámica: la ley cero. Es importante señalar que el calor sólo fluye
de un cuerpo con mayor temperatura a uno con menor temperatura.
El calor fluirá del cuerpo A hacia el B, si la temperatura es mayor en “A”, hasta
que se alcance el equilibrio térmico (misma temperatura).
La temperatura se define como aquella variable termodinámica que mide el calor.
O también se puede definir como una medida de la energía cinética promedio
de las moléculas. Los termómetros son los instrumentos que definen y miden la
temperatura. El más conocido es el de mercurio. Hay tres escalas de temperatura
que se usan con mayor frecuencia: Celsius (°C), Fahrenheit (°F) y Kelvin (K)
también llamada absoluta.
En la escala Celsius, el punto de congelación del agua es 0, y el punto de ebullición
es 100. Cada división recibe el nombre grado.
En la escala Fahrenheit, el punto de congelación es de 32 y
el punto de ebullición es 212. Hay 180 divisiones. Por tanto,
la relación entre las escalas Celsius y Fahrenheit es entonces:
°F 5 1.8 °C 1 32
°C 5 °F 2 32 / 1.8
La escala Kelvin (K) tiene sus grados del mismo tamaño
que la escala Celsius; como referencia, se observa que el
punto triple del agua, corresponde a la temperatura en
que se encuentran en equilibrio, en un recipiente cerrado,
el hielo, el agua y su vapor. Este punto se encuentra a los
273.16 K y es igual a .01 °C. Por tanto, para convertir Celsius
a Kelvin, simplemente se suma 273.15.
K 5 °C 1 273.15
Derivado de lo anterior en donde se presentan cambios de
temperatura en los cuerpos o sistemas, en la naturaleza
tenemos algunas manifestaciones energéticas como las
siguientes:
Kelvin Celsius Fahrenheit
373.15
273.15
Punto de
ebullición
del agua
100 212
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
–10
–20
Punto de
congelación
del agua
Figura 1.38
El calor sólo fluye de un cuerpo con
mayor temperatura a uno con menor
temperatura
Figura 1.39
200
150
100
50
32
0
Las tres escalas de temperatura.
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