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Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 6
Lección 2: Transferencia de calor y equilibrio térmicoTransferencia de calor y equilibrio térmico
Las partículas en un objeto más cálido tienen una energía cinética promedio mayor que las partículas en un objeto más frío. Cuando dos objetos con diferentes temperaturas entran en contacto, las partículas en la superficie de cada objeto colisionan, lo que resulta en la transferencia de energía en forma de calor. Este proceso continúa hasta que se alcanza el equilibrio térmico, momento en el que las energías cinéticas promedio de las partículas y, por lo tanto, las temperaturas de los objetos, son las mismas. Creado por Jay.
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Transcripción del video
Digamos que tenemos dos muestras de gas helio, una muestra de gas helio está a temperatura
T1 y la otra muestra está a temperatura T2. Si T2 es mayor que T1, significa que, en promedio,
las partículas de gas helio en el segundo contenedor se mueven más rápido que las partículas
de gas helio que están en el primer contenedor. Podemos decir que las partículas en el segundo
contenedor se mueven más rápido porque, en promedio, la longitud de las flechas
del lado derecho, que indican el vector de velocidad en el contenedor, es mayor que la
longitud de las flechas en el primer contenedor. La ecuación de la energía cinética
(K) es igual a 1/2 por mv al cuadrado, donde m es la masa de una partícula
y v es la velocidad de la partícula. Debido a que las partículas de
gas en el contenedor de la derecha viajan en promedio más rápido
y tienen velocidades más altas, la energía cinética media de las partículas
en el contenedor de la derecha es superior que la energía cinética media para las
partículas en el contenedor de la izquierda. Así que la energía cinética promedio es
proporcional a la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la
energía cinética media de las partículas. En lugar de gases, veamos dos bloques
de metal hechos del mismo material. Uno de los bloques de metal
se encuentra a temperatura T1 y el otro bloque metálico se
encuentra a temperatura T2. Digamos que la temperatura T2 es mayor que T1, lo que significa que las partículas en el
bloque de metal de la derecha se mueven en promedio más rápido que las partículas
en el bloque de metal de la izquierda. Y eso significa que la energía cinética promedio
de las partículas en el bloque de la derecha es mayor que la energía cinética media en
las partículas del bloque de la izquierda. Observemos que las dos piezas
de metal no se están tocando, de modo que hay un poco de espacio entre ellas. A continuación, juntamos los dos objetos
y los ponemos en contacto uno con el otro. Ahora hay colisiones entre las partículas
que se tocan y esto da como resultado la transferencia de energía del objeto
más caliente al objeto más frío. De modo que el calor fluye desde
el objeto que tiene la temperatura más alta hacia el objeto que
tiene la temperatura más baja. Así, los átomos calientes en el objeto metálico de
la derecha empezarán a moverse un poco más lento, mientras que los átomos más fríos del metal de la
izquierda empezarán a moverse un poco más rápido. Y la transferencia de energía continúa
hasta que ambos objetos tienen la misma temperatura final y diremos que se
ha alcanzado el equilibrio térmico. Así que aquí tenemos nuestros dos objetos,
y los dos objetos están a la misma temperatura final, lo que significa que hemos
alcanzado el equilibrio térmico. Desde el momento en el que alcanzamos el
equilibrio térmico, no hay más flujo de calor entre los dos objetos, y debido a que
ambos objetos están a la misma temperatura final, la energía cinética promedio de las
partículas en ambos objetos ahora es la misma.