Divulgación Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

[ignorante]

Hola amigos: una nueva duda para seguir alucinando con los conceptos de calor y trabajo. Consideremos una reacción química exotérmica (de un metal y un ácido por ejemplo) que ocurra en un recipiente rígido y aislado térmicamente. En este proceso se observa experimentalmente un aumento de temperatura del sistema. La pregunta es: ¿en este proceso hubo calor? ¿Hubo trabajo? ¿Los dos? ¿Ninguno? ¿Cambió la energía interna del sistema? Gracias por sus respuestas.

[Mayhem]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Que sea una pared adiabática no quiere decir que el proceso sea adiabático. Como has dicho, al ser el proceso exotérmico sí que se produce calor. Lo que pasa es que, al tener paredes adiabáticas, este calor es absorbido por las paredes y la transmisión de calor al exterior es nula, como las paredes de un termo.

Por otra parte, al no haber variación de volumen el trabajo es cero, y por el primer principio, el calor emitido es igual al incremento de energía interna.

Saludos

[Cherno Alpha]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Ahi les dado Mayhem !!
Por cierto, no veo que tiene de "alucinante" la termodinamica...

[pod]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Si el calor es un tipo de transferencia de energía,... tal y como está escrito el enunciado no hay ninguna transferencia de ningún tipo. Simplemente, la energía química de un cuerpo se ha transformado en energía térmica de ese mismo cuerpo, sin transferirse a ninguna parte. No ha habido ni trabajo ni calor, sólo una transformación interna.

Ahora bien, si dices que dentro del pote hermético está lleno de agua, y hay una pastilla de algo que se va disolviendo de forma exotérmica, entonces sí que podemos decir que hay transferencia de calor de la pastilla al agua. Supongo que esto es lo que había en mente, ¿no?, por lo tanto la respuesta de mayhem parece acertada.

[ignorante]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Por otra parte, al no haber variación de volumen el trabajo es cero, y por el primer principio, el calor emitido es igual al incremento de energía interna.

Hola Mayhem. Tengo una duda de esto que dices. Si en el ejemplo que propongo el sistema está aislado, ¿cómo puede ser que haya un incremento de energía interna?. Si no recuerdo mal, la termodinámica afirma que en un sistema aislado la energìa interna es constante ¿no? Gracias por tu espuesta.

[ignorante]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Simplemente, la energía química de un cuerpo se ha transformado en energía térmica de ese mismo cuerpo, sin transferirse a ninguna parte.

Hola pod. Cuando dices "energía térmica", ¿significa lo mismo que "calor"? De no ser lo mismo, ¿cuál es la diferencia? Gracias por tu respuesta.

[pod]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Hola pod. Cuando dices "energía térmica", ¿significa lo mismo que "calor"? De no ser lo mismo, ¿cuál es la diferencia? Gracias por tu respuesta.

No, son cosas muy distintas.

La energía térmica, como su nombre indica, es la energía que tiene un cuerpo por estar a una determinada temperatura.

El calor indica una transferencia de energía entre dos cuerpos diferentes. Un único cuerpo no tiene calor. El término calor indica que había energía que estaba en un cuerpo y ha pasado a otro.

Son conceptos que no tienen porqué ir juntos. Por ejemplo, es posible añadir energía térmica a un cuerpo, pero que no sea en forma de calor (ejemplo: compresión adiabática de un gas). También al revés: es posible que un cuerpo intercambie calor con otro y que su temperatura no cambie (ejemplo: cualquier proceso que tenga lugar en contacto con un baño térmico).

Para que lo entiendas, es similar al dinero. La energía en sí es la pasta. Tú puedes tenerla en varias divisas si te da la gana. Energía térmica, energía cinética, energía química, por ejemplo, son diferentes divisas. Pero aunque sean divisas diferentes, para saber cuanto dinero tienes lo sumas todo. Pues la energía total de un cuerpo se calcula sumando todos los tipos de energía. Puedes hacer un cambio de divisas pero quedarte con el mismo total de dinero, no le has dado a nadie.

El calor (y el trabajo) representa una transacción, donde tu tomas tu dinero y se lo das a otra persona, y al hacerlo cambia el total de dinero que tienes.

[ignorante]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

La energía térmica, como su nombre indica, es la energía que tiene un cuerpo por estar a una determinada temperatura.

Hola pod. ¿Entonces la energía térmica es lo mismo que la energía interna? De no ser lo mismo, ¿cuál es la diferencia? Gracias por tu respuesta.

[Mayhem]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Hola Mayhem. Tengo una duda de esto que dices. Si en el ejemplo que propongo el sistema está aislado, ¿cómo puede ser que haya un incremento de energía interna?. Si no recuerdo mal, la termodinámica afirma que en un sistema aislado la energìa interna es constante ¿no? Gracias por tu espuesta.

No tiene por qué. Un sistema aislado es el que no puede intercambiar energía (sea calor o trabajo) con el exterior. Por lo tanto, si el contenido de dentro del recipiente permaneciese en el mismo estado con el paso del tiempo, efectivamente su energía interna permanecería constante.

Pero en este caso, la reacción química está generando calor dentro del recipiente. Por lo tanto, el sistema no necesita recibir calor del exterior para incrementar su energía interna.

Para que lo puedas ver de una manera más fácil: imagínate que dentro del recipiente tenemos un pequeño calefactor. Aunque el recipiente esté aislado, el contenido del recipiente está recibiendo calor y incrementando su energía interna.

Un saludo

[ignorante]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Pero en este caso, la reacción química está generando calor dentro del recipiente. Por lo tanto, el sistema no necesita recibir calor del exterior para incrementar su energía interna.

Pero entonces Mayhem, si la energía interna del sistema se incrementa, y el sistema no está recibiendo energía del exterior, ¿de dónde proviene dicho incremento de energìa interna? O más específicamente: ¿"quién" pierde la energía (y qué tipo de energía) que el sistema gana como energía interna? Gracias por tu respuesta.

[pod]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

Hola pod. ¿Entonces la energía térmica es lo mismo que la energía interna? De no ser lo mismo, ¿cuál es la diferencia? Gracias por tu respuesta.

No es exactamente lo mismo.

Al principio, pensaban que sí era lo mismo. De hecho, si uno hace las cuentas con el gas ideal, le sale que la energía interna sólo depende de la temperatura porque es un sistema muy simplificado. Pero después se hicieron experimentos que demostraban que los gases reales no son así.

Por decirlo de una forma sencilla, la energía interna es toda la energía que está dentro del sistema (descontando la "energía macroscópica", por ejemplo, debido al movimiento del sistema como un todo, etc). La energía térmica entra de eso definición, pero es posible que un sistema tenga otros tipos de energía que también sean internas pero no térmicas.

Pero entonces Mayhem, si la energía interna del sistema se incrementa, y el sistema no está recibiendo energía del exterior, ¿de dónde proviene dicho incremento de energìa interna? O más específicamente: ¿"quién" pierde la energía (y qué tipo de energía) que el sistema gana como energía interna? Gracias por tu respuesta.

Mira el segundo párrafo de mi primer mensaje.

[ignorante]

Re: Sigamos alucinando con el calor y el trabajo

[FONT=Tahoma]Gracias pod. De lo que dices concluyo lo siguiente:[/FONT]
[FONT=Tahoma] [/FONT]
[FONT=Tahoma]1. La energía térmica no es lo mismo que el calor. La energía térmica [FONT=Tahoma]es una parte[/FONT] de la energía interna del sistema, la parte que "corresponde" a su temperatura (y por lo tanto es la energía asociada con el movimiento de sus partículas).[/FONT]
[FONT=Tahoma] [/FONT]
[FONT=Tahoma]2. Como señaló pod, la energía interna está constituida por varios tipos de energía: la energía térmica [FONT=Tahoma]y la energía química[/FONT] entre otras.[/FONT]
[FONT=Tahoma] [/FONT]
[FONT=Tahoma]3. En el ejemplo que propuse al inicio del hilo no hay calor ni trabajo [FONT=Tahoma]desde o hacia el exterior[/FONT] del sistema. Es más bien, como señaló pod, una transformación de energía [FONT=Tahoma]dentro del sistema[/FONT] de energía química en energía térmica.[/FONT]
[FONT=Tahoma] [/FONT]
[FONT=Tahoma]4. Dado que el sistema está aislado, yo insisto en que la energía interna del sistema no cambia. Lo que ocurre es que la energía térmica ganada por el sistema [FONT=Tahoma]proviene de la pérdida de energía química[/FONT] del mismo sistema, dando como resultado neto que la energía interna permanece constante.[/FONT]
[FONT=Tahoma] [/FONT]
[FONT=Tahoma]Si en algo de lo dicho estoy equivocado, agradecería me corrigieran. Gracias.[/FONT]