Que Es El Calor Y Como Se Produce

que es el calor y como se produce

El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en constante movimiento - rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocandose unas con otras. El movimiento de los átomos y moléculas crea una forma de energía llamada calor o energía térmica, que está presente en todo tipo de materia. Incluso en los vacios más frío de espacio hay materia que posee calor, muy pequeño pero medible.

La energía puede presentarse de muy diferentes formas y pude cambiar de una a otra. Muchos tipos de energía pueden convertirse en calor. La energía electromagnética (luz), la electrostática (o eléctrica), la mecánica, la química, la nuclear, el sonido y la térmica, pueden calentar una sustancia haciendo que se incremente la velocidad de sus moléculas. Si ponemos energía en un sistema éste se calienta, si quitamos energía se enfría. Por ejemplo, si estamos fríos podríamos ponernos a saltar para entrar en calor.

Estos son algunos algunos ejemplos de los diferentes tipos de energía que pueden convertirse en energía térmica (calor).

(1) La energía mecánica se convierte en energía térmica siempre que botamos una pelota. Cada vez que la pelota rebota en el suelo parte de la energía de su movimiento (energía cinética) se convierte en calor, haciendo que la pelota cada vez rebote menos. Para ver una demostración de cómo pasa esto pulse aquí (Inglés)

Imagen térmica infrarroja de una pelota de tenis antes (izquierda) y después (derecha) de ser golpeada por la raqueta.

Imagen cortesía de K.-P. Möllmann y M. Vollmer, Universidad de Ciencias Aplicadas, Brandenburg/Germany

(2) La energía térmica puede ser transferida de unos objetos a otros haciendo que se calienten. Cuando calentamos agua en una cazuela, el calor de la estufa hace que las moléculas de la cazuela empiecen a vibrar más deprisa, haciendo que la cazuela se caliente. El calor de la cazuela hace a su vez que las moléculas de agua se muevan más deprisa calentándose. Por lo tanto cuando calentamos algo no estamos más que incrementando la velocidad de sus moléculas.

(3) La energía eléctrica se convierte en energía térmica cuando usamos estufas eléctricas, tostadores o bombillas.

(4) Nuestros cuerpos convierten a energía química de los alimentos que comemos en calor.

(5) La luz del Sol se convierte en calor y hace que la superficie de la Tierra esté caliente.

Existen muchos otros ejemplos. Puedes pensar en algún otro?

Cuanta más energía se mete en un sistema, más activas se ponen sus moléculas. Cuanto más rápidas se mueven las moléculas, más energía térmica o calor producen. La cantidad de calor en una sustancia está determinada por qué tan rápido se mueven sus moléculas, que a su vez depende de cuánta energía tiene el sistema.

Cómo detectamos el calor?

Hay muchas formas de detectar el calor. El método a elegir depende de la fuente de calor; por ejemplo, no es lo mismo detectar el calor del aire, que el del fuego o el de un objeto en el espacio.

Todos sentimos diferentes niveles de calor. Nuestra piel es un buen detector de calor que nos permite interpretar el movimiento molecular medio en un objeto como una sensación de frío o calor. Pero nuestra piel no siempre nos da medidas consistentes del calor.

Para ésto necesitamos instrumentos especiales que pueden medir de forma precisa el calor, como un termómetro. Los termómetros y los otros instrumentos para medir la temperatura se usan para obtener una medida cuantitativa del movimiento medio de las moléculas en la sustancia. Asignan a este movimiento molecular medio un número de grados a los que llamamos temperatura.

Todos nosotros hemos usado termómetros para medir el calor, pero algunas veces necesitamos medirlo en sitios donde no podemos poner un termómetro, como por ejemplo en el espacio, en metales fundidos y en fuegos calientes. En estas situaciones necesitamos instrumentos que nos permitan medir el calor sin tocar la fuente de energía. Estos instrumentos miden la radiación térmica que es emitida por la fuente de calor. Ejemplos de estos tipos son las cámaras y detectores infrarrojos.

Conjunto de detectores infrarrojo para medir el calor procedente de objetos en el espacio.

Termómetro exterior para medir la energía térmica media en el aire.

Cámara térmica infrarroja para tomar imágenes del calor.

En el sistema métrico el calor se mide en unidades llamadas julios, en el sistema británico se mide en Unidades Térmicas Británicas (BTU). El calor también se puede medir en calorias.

La unidad Julio fue nombrada en honor del físico Inglés James Prescott Joule (1818 - 1889), descubridor de que el calor es un tipo de energía.

El experimento de Joule fue muy importante porque demostró que podemos calentar agua sin necesidad de usar fuego. En un recipiente con agua y con un termómetro para controlar su temperatura, Joule hizo girar vigorosamente un molinillo. Después de un rato se dio cuenta de que la temperatura del agua aumentaba. Trás de repetir el experimento muchas veces llegó a la conclusión de que 4.19 Julios de trabajo eran necesarios para subir la temperatura de un gramo de agua un grado Celsius.

Un BTU es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura de una libra de agua un grado Fahrenheit.

1 BTU = 1,000 Julios

Una caloría es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura de un gramo de agua un grado Celsisus.

1 caloría (cal) = 4.186 Julios

Qué es la Temperatura?

Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente.

Dibujo de Doris Daou La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en sus movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, apesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.

Nosotros experimentamos la temperatura todos los días. Cuando hace calor o cuando tenemos fiebre sentimos calor y cuando está nevando sentimos

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