1. EL CALOR Y LA TEMPERATURA
1. DEFINICIÓN:
El calor está definido como la forma de energía que se transfiere
entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que
se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en
termodinámica generalmente el término calor significa simplemente
transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde
el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor
temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos
se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada
en una habitación se entibia).
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos de
transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección,
aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran
presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos
no tienen calor, sino energía térmica. La energía existe en varias
formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso
mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro
como resultado de la diferencia de temperatura.
2. PROPAGACION DE CALOR:
Propagación del calor. El calor es una de las múltiples formas en que se manifiesta la energía, y
la transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en forma de
calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo que estén a temperaturas
desiguales. La transferencia de calor ocurre mediante convección, radiación y conducción.
Estas tres formas pueden producirse a la vez, aunque por lo regular predomina una de ellas.
A) CONDUCCION
En los sólidos el calor se transfiere por conducción. Si
calentamos el extremo de una varilla metálica, después de
cierto tiempo percibimos que la temperatura del otro
extremo asciende, o sea, el calor se transmitió hasta el
extremo opuesto por conducción. Se cree que esta forma
de transferencia de calor se debe, en parte,
al movimiento de los electrones libres que transportan
energía cuando existe una diferencia de temperatura
entre dos puntos del objeto. Esta teoría explica,
especialmente en el caso de los metales, por qué los
buenos conductores del calor. La plata, el oro y
el cobre conducen bien el calor, o sea, tienen
conductividades térmicas elevadas, pero la madera,
el vidrio y el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores y
se conocen como aislantes térmicos.
B) CONVECCION:
Si provocamos una diferencia de temperatura dentro de una masa líquida o gaseosa se
producirá un movimiento del fluido que transfiere calor por convección de la parte más
caliente hacia la menos caliente. Esta transferencia cesará cuando toda la masa del fluido
haya alcanzado igual temperatura. A este movimiento contribuye la diferencia de
densidad del fluido, ya que cuando una porción de este se calienta su densidad suele
disminuir y asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende con lo que
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2. con lo que se inicia el movimiento circulatorio que permite la
homogenización de la temperatura. Por eso
los acondicionadores y refrigeradores de aire deben instalarse cerca del
techo y los radiadores de calor a poca altura del piso de la habitación.
Las corrientes de convección hacen que una sustancia tan mala
conductora como el agua se calienta relativamente rápido. Estas
también originan las brisas marinas, ya que al incidir los rayos
del sol sobre la tierra, esta se calienta más rápido que los océanos y
mares, ello hace que el aire sobre la superficie de la tierra se caliente
más rápido, ascienda y el aire sobre la superficie del mar ocupe su lugar.
C) RADIACION
La propagación del calor por radiación presenta una
diferencia fundamental respecto a la conducción y la
convección: las sustancias que intercambian calor no
tienen que estar en contacto, sino pueden estar
separadas aún por el vacío. La radiación es un término
que se aplica genéricamente a toda clase de
fenómenos relacionados con lasondas
electromagnéticas. La radiación transfiere calor por
radiación electromagnética (en especial infrarroja) y es
el principal mecanismo mediante el cual el Sol calienta
a la Tierra. En las montañas, cuando el sol asciende por el horizonte, se percibe el calor
tan pronto como el sol se hace visible. A este calor, se le denomina calor radiante y está
constituido por ondas electromagnéticas con longitud de onda un poco mayor que la del
espectro visible y que también viajan a la velocidad de la luz. A estas se les
denomina rayos infrarrojos y son invisibles al ojo humano. Un ejemplo común de
la propagación del calor por radiación lo constituyen las hogueras utilizadas como medio
de calefacción en los hogares. Contrario a la creencia generalizada, el calor que llega a la
habitación desde la chimenea es casi todo en forma de radiación infrarroja emitida por
las llamas, brazas y paredes calientes.
3. EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS
A) DILATACIÓN Y CONTRACCIÓN.
Cuando un cuerpo se calienta, las
partículas que lo componen se mueven
más deprisa, ocupan más espacio, y esto
hace que su volumen aumente
(dilatación). Si el cuerpo cede calor,
sucede lo contrario; sus partículas se
mueven menos, se enfría y disminuye su
volumen (contracción).
La dilatación es el aumento de volumen
que experimenta un cuerpo cuando
recibe energía en forma de calor.
La dilatación puede ser causa de grandes cambios en los cuerpos. Por ejemplo, la
dilatación de un puente puede hacer que aumente varios centímetros su longitud.
Para evitar que este tipo de variaciones afecten a su funcionalidad, se dejan
separaciones en diferentes partes del puente, que se llaman juntas de dilatación.

3. B) CAMBIOS DE ESTADO:
Un cambio de estado es una modificación en la forma en que se disponen las
partículas que constituyen una sustancia.
· Progresivos: si se pueden suministrar calor a un cuerpo, como la fusión la
vaporización y la solidificación.
· Regresivos: si se realizan con desprendimiento calor por el cuerpo, como la
condensación, la solidificación y la sublimación regresiva.
4. TEMPERATURA
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes
de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En
física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía
interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de
la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente
con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética»,
que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del
sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma
de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un
sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que
su temperatura es mayor.
5. ESCALSA TERMOMETICAS
Escala Celsius o centígrada
La escala Celsius o centígrada asigna el valor cero al punto de congelación o solidificación del agua y el
valor 100 al punto de ebullición de la misma a la presión de una atmósfera. Cada unidad, debido a la
variación lineal con la temperatura, será 1/100 del intervalo y se llama grado.
Escala Kelvin o Absoluta
La escala absoluta o termodinámica utiliza como unidad de medida de temperatura el kelvin (K), cuyo
valor coincide exactamente con el de 1 °C, ya que el intervalo entre los puntos fijos también se divide en
100 unidades. Sin embargo, se asigna el valor 273 al punto de fusión del hielo.
Escala Fahrenheit
Otra escala de temperaturas, muy utilizada en Norteamérica fuera de los ambientes científicos es la
escala Fahrenheit. En esta escala se efectúan 180 divisiones en el intervalo definido por los puntos fijos,
asignando a estos puntos los valores 32 y 212, respectivamente.