Procesos Químicos - Energía Calórica

INTRODUCCIÓN

El calor representa la cantidad de energía que un cuerpo transfiere a otro como consecuencia de una diferencia de temperatura entre ambos. El tipo de energía que se pone en juego en los fenómenos caloríficos se denomina energía térmica.

El carácter energético del calor lleva consigo la posibilidad de transformarlo en trabajo mecánico. Sin embargo, la naturaleza impone ciertas limitaciones a este tipo de conversión, lo cual hace que sólo una fracción del calor disponible sea aprovechable en forma de trabajo útil.

Las ideas acerca de la naturaleza del calor han variado apreciablemente en los dos últimos siglos.

Las experiencias de Joule (1818 - 1889) y Mayer (1814 - 1878) sobre la conservación de la energía, apuntaban hacia el calor como una forma más de energía. El calor no sólo era capaz de aumentar la temperatura o modificar el estado físico de los cuerpos, sino que además podía moverlos y realizar un trabajo.

Las máquinas de vapor que tan espectacular desarrollo tuvieron a finales del siglo XVIII y comienzos del XIX eran buena muestra de ello. Desde entonces las nociones de calor y energía quedaron unidas y el progreso de la física permitió, a mediados del siglo diecinueve, encontrar una explicación detallada para la naturaleza de esa nueva forma de energía, que se pone de manifiesto en los fenómenos caloríficos.

ENERGÍA CALÓRICA Y SU IMPORTANCIA

Se denomina energía térmica o energía calórica a la energía liberada en forma de calor. Puede ser obtenida de la naturaleza o del sol, mediante una reacción exotérmica, como la combustión de algún combustible; por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante energía eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo de otros procesos mecánicos o químicos. Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.

TERMOQUÍMICA

Consiste en el estudio de las transformaciones que sufre la energía calorífica en las reacciones químicas, surgiendo como una aplicación de la termodinámica a la química.

SISTEMA ABIERTO, CERRADO Y ADIABÁTICO

Aislado: No hay transferencia de masa o energía con el entorno. Un ejemplo es un termo ideal (aislado y de paredes rígidas).

Cerrado: No hay transferencia de masa pero sí de energía en forma de calor, trabajo o radiación. Por ejemplo cualquier recipiente cerrado no ideal.

Abierto: Transfiere masa y energía con su entorno. Un ejemplo es el cuerpo humano.

Adiabática: Es aquella transformación que se realiza sin intercambio de calor.

UNIDADES DE ENERGÍA CALÓRICA Y SU EQUIVALENCIA

El calor es una forma de energía, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la caloría (cal) (1 cal = 4,186 J) que fue definida en su momento para el calor cuando no se había establecido que era una forma de energía.

Junto con la caloría se usa también la kilocaloría para medir el calor.

Kilocaloría: Es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a 1 kilogramo de agua para cambiar su temperatura en 1º C. Se abrevia Kcal.

RELACIÓN ENTRE LA FASE SÓLIDA, LIQUIDA Y GASEOSA

La materia normalmente presenta tres estados o formas: sólida, líquida o gaseosa. Sin embargo, existe un cuarto estado, denominado estado plasma, el cual corresponde a un conjunto de partículas gaseosas eléctricamente cargadas (iones), con cantidades aproximadamente iguales de iones positivos y negativos, es decir, globalmente neutro.

La mayoría de las sustancias son sólidas a temperaturas bajas, líquidas a temperaturas medias y gaseosas a temperaturas altas; pero los estados no siempre están claramente diferenciados. Puede ocurrir que se produzca una coexistencia de fases cuando una materia está cambiando de estado; es decir, en un momento

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