Calor Y Tempertura

INTRODUCCIÓN

El concepto de calor y temperatura, y su posterior definición como magnitud física, nace de la necesidad de establecer un ordenamiento de los cuerpos mediante la sensación fisiológica de estar unos más calientes que otros, o decir cuales están igualmente calientes.

Desde épocas remotas aparecen expresiones como: “El viejo se acerca a la cuna y toca la frente del niño, pero no está caliente”, “Es bien venida una sopa calentita en las noches invernales”. Observamos que se emplea una experiencia sensorial para apreciar si un cuerpo está o no más caliente que otro. El hecho de estar más o menos caliente no significa que posea más o menos calor.

Comenzaremos realizando un breve definición de calor y temperatura para entender como fueron surgiendo estos conceptos, luego se abordara diferentes conceptos que forman parte de este tema como dilatación, estados de agregación, equilibrio térmico, transferencia de energía entre otros.

Si bien la ciencia llegó a diferenciar en forma precisa estos dos conceptos, debido a sus orígenes aún se sigue confundiéndolos y es el objetivo de este trabajo, entenderlos y aprender un poco más sobre los mismos.

CALOR

El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo.

TEMPERATURA

La temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene o puede rendir).

Por otra parte, 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.

DIFERENCIAS ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo, esto no es así. El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes.

Como ya dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energía. El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo.

Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamaño, la temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100° C, pero el que tiene más agua posee mayor cantidad de calor. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye.La temperatura no es energía sino una medida de ella; sin embargo, el calor sí es energía.

DILATACIÓN

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.

ESTADOS DE AGREGACIÓN

Los estados de agregación de la materia, son los estados en los que se puede encontrar como Solido, Líquido y gaseoso. Un solido es aquel en el que las moléculas o átomos están comprimidos en un lugar, como un sillón, una persona, la mantequilla (aunque sea blanda). Fíjate como están las moléculas de un solido en el dibujo, todas están juntitas.

Un líquido es aquel que tiene sus moléculas o átomos un poco mas separadas que el solido, los líquidos siempre toman la forma en el que estén guardados, como un vaso, una cubeta.

Los gases son aquellos en los que las moléculas o átomos están sumamente separadas y flotan, estos también tienen la forma en el que estén guardados, como un globo, un recipiente de gas, etc.

Si a un solido le aumentas su temperatura, este se convierte en un líquido como el hielo, si al hielo lo calientas este se derrite; también la mantequilla o el chocolate, si los calientas se derrite y se hacen líquidos

Si a un liquido lo calientas, este hierve, después de hervir se convierte en un gas o vapor, como en el caso del agua, si al agua la hierves, esta se convierte en vapor, el vapor se da cuando se el agua hierve y las moléculas del agua empiezan a moverse muy rápido hasta que empiezan a romperse y flotar, los gases y vapores desprendidos están a la misma temperatura que cuando hirvieron, pero estos al momento de regular su temperatura con el medio ambiente se convierten en líquidos

También se puede dar en el caso de la mantequilla y el chocolate, al momento de derretirlos, estos después de un periodo de tiempo se convierten en gas, por eso si algo lo calientas demás se empieza a quemar y liberar un gas llamado CO2

Si a un gas le aumentas su temperatura, estos se convierten en plasma, como en el caso del gas de cocina (propano) si lo calientas este se convierte en fuego

EQUILIBRIO TÉRMICO

El concepto de equilibrio térmico puede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio térmico. Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio térmico se dice que el sistema mismo está en equilibrio térmico o que es térmicamente homogéneo. Para poder dar una definición más precisa del concepto de equilibrio térmico desde un punto de vista termodinámico es necesario definir algunos conceptos.

Dos sistemas que están en contacto mecánico directo o separados mediante una superficie que permite la transferencia de calor lo que se conoce como superficie diatérmica, se dice que están en contacto térmico.

Consideremos entonces dos sistemas en contacto térmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o reaccionar químicamente. Consideremos además que estos sistemas están colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinámico que se denominará estado de equilibrio térmico recíproco

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