A QUÉ LLAMAMOS SISTEMA Un sistema material es un cuerpo o un conjunto de cuerpos interrelacionados que consideramos aparte del resto del universo. Así un cazo con agua puede ser un sistema. También lo puede ser una habitación (con o sin el cazo dentro) o un apartamento con todas sus habitaciones. Si tenemos un recipiente de agua hirviendo podemos considerar ese recipiente y su contenido como un sistema, y la habitación que lo contiene como otro sistema. Entre ambos sistemas se puede establecer un flujo de energía, por ejemplo de calor.

CALOR, ENERGÍA INTERNA Y TEMPERATURA ¿En cuál de los dos casos ha habido que suministrar más energía para alcanzar la misma temperatura y por qué? ¿Dónde están ahora esas cantidades de energía? Entonces ¿qué diferencia hay entre los dos recipientes siendo la temperatura la misma? ¿Qué podemos decir de la energía cinética (Ec) que tienen las partículas de ambos sistemas?

Conceptos de energía interna, temperatura y calor. En cada uno de los sistemas del ejemplo anterior, llamaremos energía interna a la suma de las energías cinéticas de TODAS las moléculas que se mueven en ese recipiente. Entonces, cuanto mayor es la cantidad de agua, más energía interna hay porque hay más partículas dotadas de energía. La temperatura, en cambio, es un valor promedio de la cantidad de energía que tienen esas moléculas; nos da una idea de lo agitadas que están las partículas de ese recipiente, y por tanto, no equivale a una forma de energía ni se puede medir en unidades de energía. Además, no depende de la cantidad de sustancia presente, porque tanto en el recipiente grande como en el pequeño el grado de agitación es el mismo, y el termómetro nos va a dar la misma información. Por último, calor es una forma de energía que se transfiere entre dos sistemas a distinta temperatura, y siempre desde el más caliente (en este caso el recipiente con agua) al más frío (en este caso la atmósfera de la habitación).

Comparativa entre energía interna, temperatura y calor. Es una forma de energía contenida en un sistema. Nos da una idea del grado de agitación de las moléculas, o sea del promedio de energía de que están dotadas esas moléculas. Es una forma de energía que se está transfiriendo de un sistema a otro. Se contiene, aunque puede aumentar o disminuir Sube, baja o se mantiene. Se está a una determinada temperatura Se transfiere (se absorbe o se cede) pero no está ni permanece en un sitio Depende de la cantidad de sustancia presente (demostrar) No depende de la cantidad de sustancia. Se puede medir en Julios o en calorías No se puede medir ni en Julios ni en calorías porque no es una forma de energía. Se mide en grados o unidades de distintas escalas termométricas (centígrada, Fahrenheit, Kelvin).

Ejemplo Imaginemos a dos termiteros de dos especies A y B de termitas: las de la especie A se desplazan y mastican muy rápidamente (son más activas) y las de la especie B se desplazan y mastican lentamente (son menos activas). La capacidad destructiva de cada termitero depende de dos cosas: el número de termitas y la actividad que desarrollan sus individuos. La energía interna sería la capacidad destructiva del termitero y se obtendría con la suma total de la actividad de todas las termitas. Sí que depende del número de termitas y también de su actividad individual. Por eso un termitero pequeño de la especie A puede tener menos capacidad destructiva que un gran termitero de la especie B. La temperatura sería como la actividad media de las termitas: ni depende de cuántas sean ni es una medida de la capacidad destructiva de ese termitero. Si hablo de la actividad del termitero A o del termitero B no me estoy refiriendo a cantidad alguna sino a un valor promedio de cada especie de termita.

Afirmaciones para corregir Cuando nos da fiebre nos sube el calor. Cuando se absorbe calor se dilatan las partículas. Cuando un cuerpo absorbe temperatura se dilata. Un vaso de agua caliente contiene más temperatura que un vaso de agua fría. Cuando suministro calor a un sistema las partículas aumentan en número. Un vaso de agua a 30 ºC tiene la misma energía interna que una botella de agua a 30 ºC. Dos cuerpos que tienen la misma temperatura contienen la misma energía interna. Cuando pongo juntos dos trozos de hierro, el más caliente cede temperatura al más frío.