El Calor y la Temperatura

La Temperatura

La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a -273 ºC.

Calor y Equilibrio Térmico

Cuando dos cuerpos a distintas temperaturas se ponen en contacto, terminan igualando sus temperaturas. Entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico.

Cuando dos sistemas entran en contacto, las partículas con mayor energía cinética transfieren, mediante choques, parte de su energía a las restantes partículas, de manera que al final la energía cinética media de todo el conjunto es la misma. Cuando dos sistemas en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energía térmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico. El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía.

El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos.

Calor Latente

El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura; por tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.

Transmisión de Calor

La transmisión de calor siempre ocurre desde el cuerpo más caliente al más frío. Se puede dar por tres mecanismos: Conducción, convección y radiación.

Conducción

Al calentar el extremo de un metal en el fuego, se siente rápidamente el calor en el otro extremo. El ejemplo usa metal ya que tiene alta conductividad, haciéndolo más obvio. Pero sucede con otros materiales conductores de calor. La conducción entonces es la transmisión de calor a través de sólidos (principalmente).

Convección

Una estufa calienta el aire que está a su alrededor. El aire caliente sube (ya que se expande y pierde densidad), dejando aire frío en las cercanías de la estufa. Este aire se calienta y sube, repitiendo el proceso. A este proceso se lo llama convección, y se da en gases y líquidos.

Radiación

Una estufa a radiación, un horno a radiación, o simplemente una bombilla de luz. Un material emite radiación por el solo hecho de tener temperatura distinta al cero absoluto. A mayor temperatura, mayor es la potencia irradiada. Además, otro factor que también depende de la temperatura es la frecuencia de radiación: a mayor temperatura, mayores son las frecuencias de radiación emitidas.

Si vos podés manejar la corriente que pasa por una lámpara, podés así manejar la temperatura que tiene. Al estar fría (sin corriente), no emite ondas de luz visibles, y la radiación que emite tendrá poca potencia. Al aumentar su temperatura, se empieza a poner roja: está emitiendo radiación de frecuencia roja, aunque no es suficiente para iluminar ni calentar nada. Al ponerse incandescente, está emitiendo mucha potencia de radiación: es capaz de iluminar un cuarto y hasta calentar un ambiente reducido. Esta transmisión de calor es radiación, es emisión de ondas electromagnéticas, que la materia absorberá para elevar su temperatura.

Este tipo de transmisión no necesita un medio como los anteriores. De hecho, nuestra fuente principal de calor, el sol, está distanciado de nosotros por más de cien millones de km de vacío, pero la radiación de este llega a la superficie de nuestro planeta para darnos el calor y la luz necesarias para la vida.

El Calor y sus Efectos en la Materia

El calor, como todos saben, es una energía, su efecto en la materia es que hace vibrar o tener mayor actividad en algunos sólidos como en los metales, se dilatan, esto es porque las moléculas que los forman comienzan a hacer una acción algo así como «muévete necesito más espacio, recibí una gran cantidad de energía», y ten toma ahora tú estás caliente también, y se van transmitiendo esta energía y se mueven a mayor escala, en los gases estos se excitan y tienden a moverse en un mayor área como se encuentran dispersos se mueven por donde sea, en los seres vivos los percibimos por medio del sentido del tacto, cuando algo está caliente lo sentimos gracias a los nervios que hay en nuestro sistema nervioso.