Page 266 - Quimica - Undécima Edición

236 CAPÍTULO 6 Termoquímica

o los alrededores, deben experimentar un cambio de energía de igual magnitud pero de
signo opuesto (2DE alred ); la energía ganada en algún lugar se debe haber perdido en algún
otro sitio. Además, debido a que la energía puede cambiar de una forma a otra, la energía
perdida por un sistema puede haberla ganado otro sistema en una forma diferente. Por
ejemplo, la energía que se pierde por la combustión del petróleo en una planta de energía
puede llegar a las casas en forma de energía eléctrica, calor, luz, entre otras.
En química, generalmente estudiamos los cambios asociados al sistema (como un
matraz con reactivos y productos) y no a los alrededores. Por lo tanto, una forma más útil
para la primera ley es
Utilizamos letras minúsculas (como w
y q) para representar cantidades ter- DE 5 q 1 w (6.1)
modinámicas que no son funciones de
estado.
(Omitimos el subíndice “sist” para simplifi car la expresión.) La ecuación (6.1) establece
que el cambio en la energía interna DE de un sistema es la suma del intercambio de calor
Por convenio, algunas veces omitimos
la palabra “interna” cuando analiza- q entre el sistema y los alrededores y el trabajo w realizado sobre (o por) el sistema. El
mos la energía de un sistema. convenio de signos para q y w es el siguiente: q es positivo para un proceso endotérmico
y negativo para un proceso exotérmico, y w es positivo para el trabajo realizado por los
alrededores sobre el sistema, y negativo para el trabajo ejecutado por el sistema sobre
los alrededores. Podemos pensar en la primera ley de la termodinámica como un balance
de energía, de manera muy similar al balance fi nanciero de dinero guardado en un banco
que realiza transacciones de tipo de cambio. Puede sacar o depositar dinero en cualquiera
de dos diferentes monedas (igual que el cambio de energía debido al intercambio de calor
y el trabajo realizado). No obstante, el valor de la cuenta bancaria depende sólo de la
cantidad neta de dinero sobrante después de estas transacciones, no de la moneda que se
utilizó.
La ecuación (6.1) quizá parezca abstracta, pero en realidad es muy lógica. Si un
sistema pierde calor hacia los alrededores o realiza un trabajo sobre los alrededores, es de
esperar que su energía interna disminuya, pues ambos son procesos que consumen energía.
Por esta razón, tanto q como w son negativos. Por lo contrario, si se agrega calor a un
sistema o se realiza un trabajo sobre él, entonces la energía interna del sistema aumenta-
ría. En este caso, tanto q como w son positivos. En la tabla 6.1 se resumen los convenios
para los signos de q y w.

Trabajo y calor
Ahora estudiaremos la naturaleza del trabajo y del calor con mayor detalle.

Trabajo
Ya hemos visto que el trabajo se defi ne como una fuerza F multiplicada por una distan-
cia d:

w 5 F 3 d (6.2)

En termodinámica, el trabajo tiene un signifi cado mucho más amplio que incluye trabajo
mecánico (por ejemplo, una grúa que levanta una barra de acero), trabajo eléctrico (una

Tabla 6.1 Convenio de signos para trabajo y calor

Proceso Signo
Trabajo realizado por el sistema sobre los alrededores 2
Trabajo realizado sobre el sistema por los alrededores 1
Calor absorbido por el sistema de los alrededores (proceso endotérmico) 1
Calor absorbido por los alrededores del sistema (proceso exotérmico) 2