La energía térmica es la energía interna que poseen los cuerpos debida a la agitación de las partículas que los componen. En este apartado veremos:

Estados de agregación de la materia

¿Recuerdas la primera vez que pusiste agua líquida en una congelador, y salió convertida en hielo? ¿Has puesto alguna vez agua a hervir en una candela? Se trata de dos ejemplos en los que el estado de la materia cambia, pero no su composición. El hielo, el agua líquida y el vapor de agua son diferentes estados de agregación del agua. Cuando pasamos de uno a otro se dice que se ha producido un cambio de estado.

La materia del Universo se presenta en distintos estados de agregación, según sus condiciones de temperatura y presión. Cada estado de agregación presenta propiedades físicas comunes, relacionadas con las fuerzas de unión entre las partículas (moléculas, iones, etc) de la sustancia. Se puede provocar un cambio de estado en una sustancia modificando su temperatura y/o su presión.

Así, las moléculas de hielo se encuentran unidas por fuerzas mayores que las que hay en las moléculas de agua líquida. Estas a su vez, son más fuertes que las fuerzas de unión entre moléculas de vapor de agua.

Los tres estados de agregación principales que se dan en la Naturaleza de forma habitual son:

  • Sólido: Las fuerzas que unen las partículas son bastante intensas por lo que estas se encuentran en posiciones fijas, ordenadas y próximas entre sí. Las partículas solamente tienen movimientos de vibración en torno a dichas posiciones fijas
  • Líquido: Las fuerzas de unión son más débiles que en los sólidos. Las partículas pueden desplazarse de un punto a otro dentro del líquido, pero se encuentran juntas
  • Gaseoso: Las fuerzas de unión entre las partículas son prácticamente despreciables por lo que el desorden es total. Existe mucho espacio vacío entre partículas, tienen libertad absoluta de movimiento (movimientos de vibración, de traslación y de rotación) y la velocidad de las partículas se explica por la ley de distribución de Maxwell

Al paso directo de sólido a gas, sin pasar por líquido se le llama sublimación. Al paso de gas a sólido sin pasar por líquido se le denomina sublimación inversa

Principales estados de agregación de la materia y sus cambios

Teoría cinética de la materia

La teoría cinética de la materia, también conocida como teoría cinético molecular de la materia, explica los estados de agregación a través de los siguientes supuestos:

  • La materia está constituida por partículas microscópicas en continuo movimiento
  • El tamaño de las partículas es mucho menor que la distancia que existe entre ellas
  • Las partículas se mueven en todas direcciones con una velocidad media que varía según el estado físico. En los gases la velocidad de traslación es grande y en los sólidos sólo hay movimiento de vibración.
  • Un incremento en la temperatura origina un incremento en la energía de las partículas

A partir de este modelo de la materia podemos entender mejor en qué consiste la energía térmica.

Energía Térmica

Los partículas presentes en la materia cuentan con energía cinética y energía potencial (fundamentalmente energía potencial elástica) asociadas a su movimiento. Dichas energías son responsables de la energía térmica.

La energía térmica es la que poseen los cuerpo debido al movimiento interno de las partículas (moléculas, iones, átomos).

De modo general podemos distinguir 3 tipos de movimiento en las partículas, responsables de la energía térmica. En la siguiente figura se han representado un par de partículas realizando cada uno de ellos. Observa que, para representar la fuerza de unión entre ellas se ha utilizado un muelle ficticio.

Movimientos de partículas responsables de energía térmica

Ficha de ejercicios resueltos

Aquí puedes poner a prueba lo que has aprendido en este apartado.

Cuestiones sobre la energía térmica

dificultad

Responde las siguientes cuestiones:

  1. Hemos estudiado que la energía cinética de un cuerpo en movimiento está relacionada con su velocidad. ¿Forma parte esta energía cinética de la energía térmica del objeto en movimiento?
  2. ¿Por qué las partículas de un sólido sólo pueden presentar movimiento de vibración?

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