El cambio de la energía interna: el calor

El mundo que nos rodea está compuesto por minúsculas partículas - las moléculas y los átomos que transportan energía. Parte de esa energía procede de las fuerzas que mantienen unidas esas partículas individuales: las fuerzas intramoleculares. Otra parte procede de las fuerzas entre las distintas partículas que se atraen mutuamente: las fuerzas intermoleculares. Imagínate a Michael en la discoteca. Podría pedirle a Lina que bailase con él.

Cabe la posibilidad de que bailen juntos. Pero Lina está ocupada bailando con María por lo que la probabilidad de que baile con Michael es baja. Los lazos dentro de, o entre, las partículas determinan la probabilidad, o el potencial, de que las partículas cambien de sitio. Por eso a la energía relacionada con los lazos moleculares se la llama ENERGÍA POTENCIAL. Pero ¡la cosa no acaba ahí!

Todas las partículas están en constante movimiento y se mueven de manera diferente. Giran, se mueven libremente por el espacio o vibran. Los distintos tipos de movimiento llevan la energía relacionada con el movimiento - la ENERGÍA CINÉTICA. La suma de la energía cinética de todas las partículas de un objeto se denomina ENERGÍA TÉRMICA. Cada objeto tiene tal cantidad de partículas en movimiento, que no podemos medir directamente la energía térmica.

Pero podemos medir la energía térmica media en forma de temperatura. La suma de la energía cinética y de la potencial de todas las partículas del interior de un objeto conforma la ENGERGÍA INTERNA del objeto. Un objeto puede intercambiar energía con cualquier cosa que tenga alrededor, como otros objetos, o incluso el aire. Esto provoca una variación en su energía interna. Por ejemplo, si coges un vaso de agua y metes algo caliente dentro, como una cucharilla muy caliente, en poco tiempo el agua se calentará.

Esto sucede porque la cucharilla desprende parte de su energía al agua. Esta energía transferida de un objeto caliente a otro más frío se llama CALOR. Cuando la energía penetra en un objeto, decimos que ese objejo absorbe o recibe calor. La temperatura del objeto sube y su energía interna aumenta. Si ahora coges un cubito de hielo y lo metes en el vaso, el agua se enfriará.

Y eso ocurre porque el agua le pasa parte de su energía al hielo. Cuando la energía sale de un objeto, la temperatura del objeto baja y su energía interna disminuye. Decimos que pierde calor. Pero, ¿y al hielo qué le pasa? Su temperatura sigue siendo cero grados centígrados.

Absorbe el calor del agua, ¡pero su temperatura no cambia! Esto se debe a que el hielo se derrite: atraviesa por una FASE DE TRANSICIÓN. En este caso, el calor absorbido por el hielo no se usa para aumentar ni su energía cinética ni su temperatura, sino para cambiar los lazos entre las moléculas. Los lazos entre las moléculas del hielo sólido se sueltan por lo que la energía potencial aumenta. La energía interna aumenta.

La energía interna es la suma de la energía potencial y de la cinética de todas las moléculas en el interior de un objeto. Al sumar o restar calor, se provoca un cambio en la energía interna. Esto sucede porque la transferencia de calor hace variar o bien la energía cinética o bien la potencial de un objeto. Si la energía cinética aumenta, la temperatura sube. Si la energía cinética disminuye, la temperatura baja.

Cuando la energía potencial varía, los lazos entre las moléculas se sueltan o se hacen más fuertes. Las moléculas se juntan o se alejan más y el objeto cambia de estado: de sólido a líquido o a gaseoso; ¡o al revés!