INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

 

La historia nos enseña que el descubrimiento del fuego, como fuente de luz y calor, cambió la de las gentes. Fue defensa contra las inclemencias del tiempo y contra ataques de las fieras, permitió la cocción de los alimentos, y muchos años después propició eñ tratamiento de los metales. En la actualidad, el uso de la energía calorífica (carbón, petróleo,...) es base fundamental de nuestro desarrollo tecnológico.



¿QUÉ ES CALOR Y TEMPERATURA?

¿QUÉ ES CALOR Y TEMPERATURA?

Hoy en día sabemos que los átomos y moléculas de los que está formada la materia no están en reposo aunque el cuerpo que constituyen esté quieto. En los sólidos sus partículas vibran continuamente alrededor de su posición de equilibrio; en los líquidos se mueven con libertad, aunque confinadas a un determinado volumen; en los gases se mueven con libertad, ocupando todo el espacio disponible.
Llamaremos energía térmica a la suma de las energías de todas las partículas que componen un cuerpo. La temperatura es el valor medio de la energía cinética de estas partículas.
Todos sabemos que los cuerpos pueden calentarse (aumentar su energía interna) o enfriarse (perder energía interna). La energía ganada o perdida en estos procesos es el calor.

CALOR ESPECÍFICO

CALOR ESPECÍFICO

Cuando una cuchara metálica se deja en un plato de sopa caliente su temperatura sube rápidamente, lo que no ocurriría si la cuchara fuese de madera. Esta constatación y otras análogas llevaron a definir una magnitud característica de un cuerpo de acuerdo a su naturaleza, el calor específico:
Calor específico es la energía necesaria que la unidad de masa de un cuerpo ha de intercambiar con el entorno para variar su temperatura en un grado; sus unidades son J/kg oC en el Sistema Internacional, aunque en el laboratorio es muy frecuente emplear la caloría/gºC , donde la caloría es el calor necesario para que un gramo de agua aumente un grado su temperatura.

CAMBIOS DE ESTADO

CAMBIOS DE ESTADO



TEMPERATURAS DE CAMBIO DE ESTADO

En las curvas de calentamiento de un cuerpo nos parecía que su aumento de temperatura era proporcional a la energía absorbida. Sin embargo, hay casos en los que esta regla se rompe. Particularmente cuando el cuerpo está cambiando de estado de agregación. Todos sabemos que la materia se nos presenta fundamentalmente en tres estados posibles: sólido, líquido y gaseoso. Cada uno de esos estados se debe a la existencia de diferentes energías de unión entre las moléculas de un cuerpo. Cuando el cuerpo cambia de estado estamos alterando esta forma de energía interna en lugar de aumentar la temperatura.

CALOR LATENTE

Durante la transición de un estado físico a otro, el calor, la energía absorbida por un cuerpo no se emplea en aumentar la agitación (medida por la temperatura) de sus moléculas, sino en romper los enlaces entre ellas. Continúa aumentando la energía térmica del cuerpo, pero no su temperatura.
A la energía necesaria para realizar un cambio de estado por unidad de masa se la denomina calor latente.

 

EQUILIBRIO TÉRMICO

EQUILIBRIO TÉRMICO


TEMPERATURA DE EQUILIBRIO:

Todos sabemos que un cuerpo caliente tiende a aumentar la temperatura de los cuerpos que lo rodean, mientras que un cuerpo frío provoca una disminución de temperatura a su alrededor. En términos más rigurosos podemos afirmar que, cuando dos sustancias a diferentes temperaturas se encuentran próximas, se produce entre ellas un intercambio de energía que tiende a crear el equilibrio térmico, que se produce cuando ambas temperaturas se igualan.
De acuerdo con el Principio de Conservación de la Energía el intercambio energético neto entre los dos sistemas y el entorno sería cero, y restringiéndonos al caso más sencillo, que es un caso ideal, podría expresarse la situación diciendo que el calor cedido por el sistema caliente al enfriarse es justamente el calor absorbido por el sistema frío al calentarse.
En este caso ideal aún puede hacerse una simplificación más: que únicamente se consideren las sustancias calientes y frías y no los recipientes, que se considerarían recipientes adiabáticos ideales, cuyas paredes con el exterior serían perfectos aislantes térmicos; el caso real más parecido sería un termo o un saco de dormir con relleno de plumas.


 EQULIBRIO ENTRE SUSTANCIAS DE DIFERENTES ESTADOS


Supongamos que tenemos que considerar el caso de la búsqueda del equilibrio térmico entre cuerpos en diferente estado físico. Este sería, por ejemplo, el caso de un bloque de hielo en un recipiente con agua caliente.
En fenómenos de esta naturaleza tenemos que considerar que el calor ganado o perdido no se tiene por qué emplear únicamente en variaciones de temperatura, sino que puede haber un cambio de estado total o parcial de alguno de los cuerpos implicados.
El principio de conservación de la energía seguirá siendo válido, pero en el empleo de la energía absorbida o perdida por cada cuerpo debemos contar con la que se ha empleado en el cambio de estado.

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VIDEOS EDUCATIVOS DE CALOR Y TEMPERATURA

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