Trabajo y calor: dos formas de energía

En termodinámica la primera ley está relacionada con la equivalencia entre el trabajo y el calor como formas de energía.

Es importante recordar lo siguiente:

• El trabajo sólo aparece en la frontera de un sistema.
• El trabajo sólo aparece durante un cambio de estado.
• El trabajo se manifiesta por su efecto en el medio exterior.
• La cantidad de trabajo es igual a mgh, donde m es la masa elevada; g es la aceleración de la gravedad y h es la altura a que se ha llevado el cuerpo.
• El trabajo es una cantidad algebraica; es positivo si es el cuerpo es elevado (h es positivo). Eso quiere decir que el trabajo se ha producido en el medio exterior o que ha fluido hacia el medio exterior. Es negativo si el cuerpo ha descendido (h es negativa). Quiere decir que el trabajo se ha destruido en el medio exterior o que ha fluido desde el medio exterior.
• La condición necesaria para el trabajo es que exista desplazamiento.

Asimismo,

• El calor sólo aparece en la frontera del sistema.
• El calor sólo aparece durante un cambio de estado.
• Por efecto del calor recibido o cedido q, un sistema de masa, m y calor específico Ce, aumenta su temperatura en DT.
•  El calor es una cantidad algebraica; si es positivo quiere decir que está fluyendo calor desde el medio exterior. La temperatura del sistema es menor a la temperatura del medio exterior. Si es negativo indica que fluye calor hacia el medio exterior. La temperatura del sistema es mayor a la temperatura del medio exterior.

Ahora bien, en las siguientes tablas podemos resumir algunas diferencias y semejanzas entre trabajo y calor.

DIFERENCIAS ENTRE TRABAJO Y CALOR
Trabajo, w	Calor, q
Aparece en virtud de una conexión mecánica            Es positivo si es realizado por el sistema            Depende del desplazamiento, h	Aparece en virtud de una diferencia de temperatura            Es positivo si es recibido por el sistema            Depende de la diferencia de temperatura

SEMEJANZAS ENTRE TRABAJO Y CALOR

Ambos son simples formas de energía. Por lo tanto, existe una equivalencia mecánica entre ellos; 1 caloría = 4,184 joules       Aparecen sólo durante un proceso.       Aparecen sólo en la frontera del sistema. Los sistemas intercambian w y q con los alrededores, pero los sistemas no tienen calor o trabajo.

Aquí te muestro cómo obtener ecuaciones para calcular el calor y el trabajo de expansión:

Trabajo de expansión