Una forma de clasificar los procesos termodinámicos es diferenciarlos en términos de su intercambio de energía con el entorno. En este contexto, los procesos se dividen en endotérmicos y exotérmicos.
Los procesos endotérmicos se caracterizan por la absorción de energía del entorno, generalmente en forma de calor, lo que resulta en un descenso de la temperatura ambiental. Por otro lado, los procesos exotérmicos implican la liberación de energía hacia el entorno, lo que provoca un aumento de la temperatura
Definiciones
Procesos endotérmicos: Un proceso endotérmico es aquel que absorbe energía del entorno, generalmente en forma de calor. Esto significa que para que el proceso ocurra, necesita una entrada de energía. Como resultado, la temperatura del entorno disminuye.
Procesos exotérmicos: Un proceso exotérmico es aquel que libera energía al entorno, generalmente en forma de calor. Esto significa que la energía almacenada en los reactivos se libera durante la formación de los productos, lo que causa un aumento en la temperatura del entorno.
Ejemplos cotidianos de procesos endotérmicos
Para entender mejor los procesos endotérmicos, veamos algunos ejemplos cotidianos:
- Fusión de hielo: Cuando el hielo se derrite para formar agua líquida, absorbe calor del entorno. Este proceso es endotérmico porque el calor se transfiere del aire circundante al hielo, lo que provoca que la temperatura ambiente disminuya ligeramente.
- Fotosíntesis: Las plantas absorben energía solar para convertir dióxido de carbono y agua en glucosa y oxígeno. Este proceso no solo es vital para la vida en la Tierra, sino que también es un excelente ejemplo de un proceso endotérmico a gran escala. La energía del sol se almacena en las moléculas de glucosa.
- Evaporación del agua: Cuando el agua se evapora, absorbe calor del entorno para pasar del estado líquido al estado gaseoso. Este es un proceso endotérmico común que experimentamos cada vez que sudamos y el sudor se evapora para refrescar nuestro cuerpo.
Ejemplos cotidianos de procesos exotérmicos
Ahora veamos algunos ejemplos de procesos exotérmicos que encontramos en la vida cotidiana:
- Combustión: La combustión de combustibles, como la gasolina en un automóvil o la madera en una fogata, libera una gran cantidad de energía en forma de calor y luz. Esta es una reacción exotérmica clásica donde la energía química de los combustibles se convierte en energía térmica y lumínica.
- Respiración celular: Los organismos vivos, incluidos los humanos, descomponen la glucosa para obtener energía. Este proceso libera energía que las células utilizan para realizar diversas funciones vitales. La respiración celular es un ejemplo de un proceso exotérmico biológico.
- Condensación del vapor de agua: Cuando el vapor de agua se condensa para formar agua líquida, se libera calor al entorno. Este proceso que se produce en una de las etapas del ciclo del agua es opuesto a la evaporación y es exotérmico porque libera la energía que fue absorbida durante la evaporación.
- Reacciones de neutralización: Cuando un ácido y una base se mezclan, reaccionan para formar agua y una sal, liberando calor en el proceso. Un ejemplo común es la reacción entre el vinagre (ácido acético) y el bicarbonato de sodio, que además de liberar calor produce burbujas de dióxido de carbono.
Un caso particular: centrales solares térmicas
Durante el ciclo de funcionamiento de una central solar térmica se producen varias transformaciones termodinámicas. En la mayoría de ellas se producen procesos exotérmicos y endotérmicos como podemos ver a continuación:
Procesos endotérmicos en una planta solar
- Absorción de energía solar: Los espejos parabólicos o heliostatos concentran la luz solar en un receptor central. La energía del sol es absorbida por un fluido de transferencia de calor (como sales fundidas o aceites térmicos), elevando su temperatura. Este es un proceso endotérmico porque el fluido absorbe energía solar para calentarse.
- Calentamiento del Fluido de Transferencia: El fluido calentado por la energía solar se utiliza para calentar agua y convertirla en vapor. El agua absorbe calor del fluido de transferencia y se convierte en vapor de alta presión. Este proceso también es endotérmico porque el agua necesita absorber una cantidad significativa de energía térmica para cambiar de estado líquido a vapor.
Procesos exotérmicos en una central solar térmica
- Generación de electricidad en la turbina: El vapor de alta presión generado se dirige a una turbina. A medida que el vapor se expande en la turbina, libera su energía térmica y se convierte en energía mecánica, que a su vez se convierte en energía eléctrica mediante un generador. Este proceso es exotérmico porque el vapor libera energía al entorno a medida que se enfría y se expande.
- Condensación del vapor: Después de pasar por la turbina, el vapor de agua se enfría y se condensa de nuevo en agua líquida en un condensador liberando calor al entorno. Este es un proceso exotérmico porque la energía que fue absorbida durante la evaporación del agua se libera cuando el vapor se convierte nuevamente en líquido.