Energía Térmica y Temperatura

Toda la materia está formada por partículas que se encuentran en continuo movimiento. Por eso, las partículas tienen energía cinética.

• Gases: Las partículas de los gases se encuentran muy alejadas entre sí y se mueven por todo el recipiente que ocupan.
• Líquidos: Las partículas de los líquidos se mueven menos que las de los gases, ya que se encuentran más cercanas que las de estos.
• Sólidos: Las partículas de los sólidos se encuentran muy cerca, por lo que solo pueden efectuar movimientos de vibración en sus posiciones.

Medir toda la energía cinética de las partículas es imposible, por eso hablamos de energía térmica o energía cinética media.

Energía térmica es la energía media de las partículas que forman la materia.

Temperatura (T) es la magnitud que mide la energía térmica.

En ocasiones, en lugar de hablar de energía térmica se habla de agitación térmica, y la temperatura se define como una medida de agitación térmica.

Calor

Los científicos tardaron siglos en determinar que el calor no era más que una manifestación de la energía.

El calor (Q) es la energía térmica que fluye de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura hasta que ambas se igualan.

Se habla de energía térmica como sinónimo del calor, pero es incorrecto, ya que el calor es la cantidad de energía térmica que se puede transferir.

El equilibrio térmico tiene lugar cuando se ponen en contacto 2 cuerpos a distinta temperatura, de tal manera que el que tiene mayor temperatura cede calor al que se encuentra a menor temperatura, que capta ese calor. Por tanto, el calor cedido y el captado son iguales. Su unidad es el Julio (J).

La caloría (cal), que aparece en las etiquetas de los alimentos y que informa sobre la cantidad de energía que contienen. 1 cal = 4,18 J

Calor, Energía Térmica y Temperatura

El calor, la temperatura y la energía térmica son conceptos que están relacionados, pero son distintos:

• Los cuerpos no tienen calor, tienen energía térmica. Si absorben calor, aumenta su temperatura.
• El calor depende de la variación de temperatura.
• El calor también depende de la masa.
• El calor provoca cambios de temperatura, que son distintos dependiendo del material.

Científicamente el frío no existe, es una sensación fisiológica. Se habla de frío cuando “hay ausencia de calor”. La razón es que el calor siempre viaja del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura y no al contrario.

Efectos del Calor

El calor es capaz de producir transformaciones en la materia. Estas son variaciones de temperatura, cambios de estado y dilatación.

Variaciones de Temperatura

Cuando el calor fluye hacia un cuerpo, el primer efecto es que su temperatura aumenta y este incremento depende del tipo de material y de la masa del cuerpo.

Cambios de Estado Progresivos y Regresivos

Cambios de Estado Progresivos: si las sustancias absorben calor, las partículas que las forman empiezan a moverse con más velocidad, haciendo que estas se separen, que disminuyan las fuerzas que las mantienen unidas y, que cambien de estado.

Cambios de Estado Regresivos: si las sustancias ceden energía, las partículas que las forman cada vez se mueven con menos velocidad, haciendo que estas se junten, que aumenten las fuerzas que las mantienen unidas y, que cambien de estado.

Leyes que regulan los cambios de estado

• Durante el cambio de estado, la temperatura permanece invariable. Se denomina temperatura de cambio de estado.
• Los cambios de estado de sustancias puras se producen siempre a la misma temperatura.

Dilatación

Es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo cuando absorbe calor.

Por el contrario, si el cuerpo pierde calor, su volumen disminuye.

• En los gases solo se aprecia la dilatación si las paredes del recipiente no son rígidas. Si el gas pierde energía, su volumen disminuye.
• Los líquidos se dilatan más que los sólidos. Apreciar la dilatación que sufren los líquidos es difícil, ya que cuando la temperatura aumenta, se dilata el líquido, y también, el recipiente sólido que lo contiene.
• Los sólidos absorben calor y las partículas que los forman empiezan a moverse con más velocidad. Las distancias entre ellas aumentan y el cuerpo se dilata.
  • Cuando el sólido tiene forma de barra, se aprecia más el aumento de longitud que el grosor; dilatación lineal.
  • Cuando tiene forma de lámina, lo que más se aprecia es un aumento de la superficie; dilatación superficial.
  • Cuando las tres dimensiones del sólido son similares; dilatación volumétrica.

La Propagación del Calor

Conducción

Es el modo en el que el calor se propaga en los sólidos.

Las partículas del sólido que se encuentra más cerca del líquido caliente comienzan a moverse con más velocidad y vibran con más amplitud; de esta manera, colisionan con las partículas cercanas, que empiezan a moverse; es decir; se transmite el aumento de velocidad de unas partículas a otras.

Convección

Es el modo en que el calor se propaga en los fluidos (líquidos y gases).

Las partículas de fluido situadas en el fondo, al calentarse, empiezan a moverse con más velocidad, ampliándose por ese motivo el espacio entre las partículas; como consecuencia, disminuye su densidad. Las sustancias menos densas tienden a subir y las más densas tienden a bajar, produciéndose entonces un movimiento de circulación llamado corrientes de convección.

Radiación

Es el modo por el que se propaga el calor en el vacío, es decir, donde no existe materia.

Es el único medio en que se propaga el calor sin que exista materia, aunque en realidad todos los cuerpos que se encuentran a una cierta temperatura emiten calor por radiación.

Este término siempre está relacionado con el transporte de energía.

Su significado físico es mucho más amplio, porque la energía electromagnética en realidad, es una radiación electromagnética.

Etiquetas: calor, cambios de estado, conducción, convección, dilatación, energía térmica, Temperatura