La química en nuestro entorno: La energía en las reacciones químicas

Cuando encendemos el televisor, el aire acondicionado  o nuestro celular, necesitamos de la energía para que estos aparatos funcionen pero ¿Qué es la energía? en física se define a la energía como la capacidad para generar un trabajo  y tenemos que existe  la energía potencial o  energía que se encuentra almacenada en un cuerpo y la energía cinética o de movimiento.

 En química podemos entender a la energía cinética,  como la energía de activación como  se describió anteriormente es aquella energía de movimiento que tienen los cuerpos, por ejemplo, cuando rueda un balón o  un coche esta  en movimiento, esta energía siempre será positiva debido a que las reacciones químicas necesitan energía para llevarse a cabo.

De acuerdo  con  (Chang Raymond, College  Williams . 2002)  los tipos de energía                pueden ser:

                        

Energía solar.- es la principal fuente de energía en la Tierra, calienta a la atmosfera                 y la superficie terrestre, estimula el crecimiento de la vegetación mediante el                          proceso de la fotosíntesis e influye sobre los patrones globales del clima.

Energía térmica.- se calcula a partir de las mediciones de temperatura, sin embargo s necesario distinguir entre energía térmica y temperatura, una taza de café a 70° C tiene mayor temperatura que una tina llena    con agua caliente a 40 ° C, sin embargo, la tina almacena más energía térmica porque tiene un volumen y una masa mucho mayor que  la taza de café y por lo tanto más moléculas de agua y mayor movimiento molecular.

Energía química.- es la energía que se almacena en unidades estructurales de las sustancias, está determinada por el tipo y arreglo de átomos que constituyen a cada sustancia.

Energía potencial.- es la energía disponible en función de la posición de un objeto, por ejemplo, una piedra en la cima de una colina tiene mayor energía potencial debido a su altitud y al caer al agua salpicara más que una piedra semejante que se encuentre en la parte baja de la colina 

Sistemas de interacción con el entorno

En termodinámica se conoce como un sistema al  objeto que se va estudiar, el entorno es todo lo que rodea al sistema y la frontera es la separación del material que separa al sistema del entorno. 

Hay tres tipos de sistemas, los cuales se describen a continuación:

Sistema abierto.- hay un intercambio de materia y energía entre el sistema y el entorno

Sistema cerrado.- en este tipo de sistema no se permite un intercambio de materia pero si de energía.

Sistema aislado.- es aquel en donde  no hay intercambio de materia ni de energía 

 La temperatura puede considerarse como la suma de la energía cinética presente en un cuerpo y se expresa en grados Celsius, Kelvin y Fahrenheit.

Los valores para  estas  escalas de temperatura son:

Celsius	Kelvin	Fahrenheit
°C= °F-32/1.8	K=°C +273	°F= °C(1.8) + 32

En la siguiente imagen de escala de temperatura,  podemos apreciar los valores de temperatura de algunas sustancias,  como el punto de ebullición y congelación del agua, la temperatura ambiente e incluso la temperatura del cuerpo humano 

Fuente: Navarro Herrera Dolores Adriana. 2019

De acuerdo con (Navarro Herrera Dolores Adriana. 2019), algunos ejemplos para calcular la temperatura son: 

1.- El monte Everest se encuentra a 8848 m de altura, hay 1/3 de presión atmosférica y el agua ebulle a 70 °C  ¿Cuál es la temperatura en K?

      °K= °C + 273

      K= 70 + 273 = 343 K

2.- En la cocina molecular utilizan nitrógeno líquido para congelar casi instantánea algunas frutas, el contenedor del nitrógeno marca  -320 °F ¿Cuál es la temperatura en  °C?

°F = °C(1.8) + 32

Despejando  °C                      °C= °F-32/1.8 

Sustituyendo       °C=  -320 – 32/1.8 = -195.5 °C

Ahora que has revisado la información contesta a las siguientes preguntas

1.     ¿Qué  entiendes  por energía cinética?

2.     ¿Menciona los tres tipos de sistemas de acuerdo a la termodinámica?

3.     ¿Qué es la energía potencial?

4.     ¿Cómo se define a la  energía?

5.     ¿Qué es un sistema aislado?

6.     ¿Cómo se puede definir el calor?

7.     ¿Qué es un sistema cerrado?

8.     ¿Qué entiendes por temperatura?

9.     ¿Cuáles son las expresiones de temperatura y sus fórmulas?

10.  ¿Cómo se define a un sistema en termodinámica? 

Bibliografía

Chang Raymond, College  Williams. (2002). Química. México, D.F: Mc Graw Hill.

Navarro Herrera Dolores Adriana. (2019). Química II. Naucalpan, Edo. De México: Esfinge