Calor y Transferencia de Calor

Calor (Q): Energía en tránsito que se mueve de zonas de mayor temperatura a zonas de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico.

Fórmula del calor: Q = m * c * Δt

• Q: Calor transferido
• m: Masa
• c: Calor específico
• Δt: Variación de temperatura (Temperatura final – Temperatura inicial)

Si Q > 0, el cuerpo absorbe calor. Si Q < 0, el cuerpo cede calor.

Capacidad Calórica (C)

Capacidad calórica (C): Representa la cantidad de calor que un cuerpo puede absorber. La capacidad calórica depende de la masa del cuerpo. A mayor masa, mayor capacidad calórica, y viceversa.

Fórmula de la capacidad calórica: C = Q / Δt

• C: Capacidad calórica (se expresa en cal/°C)

Calor Específico (c)

Calor específico (c): Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado Celsius.

Fórmulas del calor específico:

• c = Q / (m * Δt)
• c = C / m
• Q = m * c * Δt

El calor específico se expresa en cal/(g*°C).

Equilibrio Térmico

Equilibrio térmico: Estado en el que dos o más cuerpos en contacto térmico alcanzan la misma temperatura. En este estado, no hay transferencia neta de calor entre los cuerpos. La energía siempre se conserva durante los procesos térmicos.

Fórmula del equilibrio térmico: Q_absorbido + Q_cedido = 0

En sistemas adiabáticos, no hay pérdida de energía al entorno.

Mecanismos de Transferencia de Calor

Conducción

Transferencia de calor por contacto directo entre partículas de diferentes temperaturas. No hay desplazamiento de moléculas, la energía se transfiere por vibraciones (ondas).

Ejemplo: Calentar una barra metálica con una llama.

Convección

Transferencia de calor por el movimiento de fluidos (líquidos o gases) debido a diferencias de densidad. Las partes más calientes del fluido ascienden, mientras que las más frías descienden, creando corrientes de convección.

Ejemplo: Calentar agua en una olla.

Radiación

Transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas. No se requiere un medio material para la transferencia de calor por radiación.

Ejemplo: Calentarse con una estufa.

Aplicaciones de las Fórmulas

• Q = m * c * Δt: Se utiliza para calcular la cantidad de calor transferido, el calor perdido o ganado, la energía necesaria para un cambio de temperatura, la variación de temperatura, la masa, etc.
• (mcΔt + mcΔt = 0): Se utiliza para determinar la temperatura final de equilibrio, el aumento de temperatura o la temperatura que alcanza un cuerpo después de un intercambio de calor.