Fundamentos de la Energía

Por qué el sodio reacciona con el agua y produce hidrógeno, pero el cloruro de sodio solo se disuelve? Esto se explica estudiando la relación entre la química y la energía, conocida como termoquímica"Todas las formas de la materia están relacionadas con la energía, la cual se puede medir en términos de calor y trabajo. Los dos tipos principales de energía son la energía potencial y la energía cinética.

La energía potencial describe las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo según su posición. Una roca en la cima de una colina tiene más energía potencial que una roca que esté al pie de la misma, porque la que está en la cima está más alejada del centro de masas de la Tierra. La energía cinética es la energía de un cuerpo en movimiento.

Si se empuja la roca desde la cima de la colina, pierde energía potencial, pero gana energía cinética a medida que se mueve. Esto también aplica para los átomos o moléculas que constituyen un cuerpo. Un cuerpo en estado de reposo aún posee energía cinética porque los átomos que lo conforman pueden vibrar.

Esta forma de energía cinética es conocida como energía térmica. Un cuerpo tiene una mayor energía cinética y, por consiguiente, una mayor energía térmica cuando los átomos se mueven más enérgicamente. Entonces, dicho cuerpo se describe como caliente.

Las moléculas también cuentan con un tipo de energía potencial conocida como energía química, la cual se relaciona con la posición relativa de los electrones y el núcleo. Durante una reacción, la energía química se convierte en otras formas de energía, como luz, o se libera energía en forma de calor. La cantidad de energía que se transforma depende de la estructura molecular de los reactivos.

En una lámpara de gas, el acetileno se quema y se vuelve dióxido de carbono y agua, y esto libera una gran cantidad de energía en forma de luz. Por otra parte, si se añade hidróxido de sodio a ácido clorhídrico, se libera una cantidad más pequeña de energía en forma de calor. Para estudiar los cambios en la energía, es útil dividir el universo en sistema"el cual contiene el proceso que se está observando, y entorno"que representa todo lo demás.

El sistema puede ser abierto, lo que implica que tanto la energía como la masa se pueden intercambiar entre el sistema y el entorno. El sistema puede ser cerrado, donde solo se intercambia energía;o el sistema puede ser aislado, y en ese caso ni la masa ni la energía se intercambian.