Conocer Ciencia - Compuestos Químicos - I

Termodinámica Energia interna

La energía interna de un sistema se concibe como la suma de todas las energías presentes en las partículas del mismo. Debido al gran número de interacciones energéticas que pueden establecerse en las sustancias es un tanto complicada esta determinación, sin embargo, bajo ciertas consideraciones podemos realizar aproximaciones útiles para explicar los comportamientos de la energía en el interior  de los sistemas.  La energía interna es una función de estado, es decir: "es el resultado de un estado específico del sistema, sin importar la historia previa o futura del mismo"

LOS ESTADOS DE LA MATERIA

La energía es la responsable de los estados de agregación de la materia,  cuando un material específico se encuentra en un estado de agregación determinado, éste recibe el nombre de fase, por ejemplo, en un lápiz de los que utilizamos de manera cotidiana, de acuerdo con la figura siguiente:

Podemos apreciar que el estado de agregación de un lápiz, como todos comprobamos con la observación, es sólido, y está formado por cinco fases sólidas.

No todos los materiales que conocemos están formados por fases en un sólo estado de agregación, por ejemplo, una botella con refresco, contiene varias fases, y no todas en el mismo estado de agregación.

Los estados de agregación en los cuales se encuentra un material pueden cambiar, de uno en otro, cuando sus moléculas ganan o pierden energía. Los cambios de estado de agregación son ejemplos de transiciones de fase, pero hay que ser cuidadosos, como veremos más adelante, dentro de cada estado de agregación, por ejemplo el sólido, ocurren transiciones de fase sin que ocurra necesariamente un cambio en el estado de agregación.

Cuando un material cambia su estructura, con o sin cambio de estado de agregación, experimenta algo llamado transición de fase y cada una de estas transiciones recibe un nombre específico, por ejemplo, los cristales líquidos, como los que indican los números en nuestras calculadoras, cambian de fase cuando reciben un impulso eléctrico, por esa razón los vemos incoloros o negros, pero aunque siguen en estado líquido la estructura de la fase negra es diferente a la estructura de la fase incolora.

Este video nos habla acerca de los cambios de estado de agregación y su relación con la energía de una manera amigable y sencilla.

Qué es la energía. Descripción y tipos parte 2

Existen diferentes tipos de sistemas, la Química define de manera general los siguientes:

a) Sistemas abiertos. Son aquellos capaces de intercambiar libremente energía y materia con el resto del universo, a ese resto del universo se lo llama entorno. Un ejemplo claro de este tipo de sistema es el aula de clases, en la cual, a través de la puerta y ventanas, la materia y la energía (aire, personas, sillas, luz, calor, sonido, etc.), pueden entrar.

b) Sistemas cerrados. Son los que únicamente permiten el intercambio de energía con el exterior, es decir, si empleamos el aula de clases como ejemplo de sistema cerrado, deberíamos cerrar herméticamente puertas y ventanas para evitar la entrada de materia, pero la energía tendría la posibilidad de ingresar en forma de luz, calor, sonido, etc.

c) Sistemas aislados. Serán aquellos que no permitan intercambio de materia y energía. En realidad los sistemas de este tipo no existen, sin embargo, en condiciones especiales, y en intervalos discretos de tiempo, ciertos sistemas pueden considerarse como aislados.

En esta segunda aparte del video nos hablan de estos sistemas, y de otras cosas interesantes.

Qué es la energía. Descripción y tipos parte 1

A groso modo podemos decir que el universo está compuesto de materia y energía. La Química es la ciencia que estudia a la materia, sus transformaciones y, de manera implícita, sus relaciones con la energía.

Como sabemos de nuestros cursos anteriores de Química y Física, existen leyes conservativas que rigen el comportamiento de la materia y la energía en el universo, las cuales pueden expresarse de manera sencilla, o compleja, dependiendo de las necesidades inmediatas de tal enunciado. De manera enunciativa decimos que la materia y la energía no se crean ni se destruyen, únicamente se transforman. 

Hablando de energía, existe una gran dificultad para definirla, y, al igual que en el caso de muchas otras definiciones científicas, ésta se hace de acuerdo a las propiedades más evidentes que conocemos. Decimos que la energía es la capacidad de un sistema para realizar un trabajo, entendiendo como sistema a la parte del universo que está bajo estudio. El video siguiente aborda este tópico, así como los tipos de energía existentes y el proceso a través del cual pueden transformarse entre sí. Por definición diremos que el proceso a través del cual un tipo de energía se transforma en otro se denomina interconversión de la energía.

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