CALOR ¿Significan lo mismo?

¿Cuál es la diferencia?

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

El Universo está hecho de materia y energía.

La materia está compuesta de átomos y moléculas y la energía hace que

los átomos y las moléculas estén en constante movimiento - rotando

alrededor de si mismas, vibrando o chocándose 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.

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.

ENERGIA MECANICA:

ENERGIA ELECTRICA

ENERGIA QUIMICA

ENERGIA LUMINOSA

ENERGIA TERMICA

Es la energía que tiene un objeto debida al movimiento de sus

átomos y moléculas que están constantemente

vibrando, moviéndose y chocando unas con otras.

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.

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.

Todos sabemos que cuando calentamos un objeto

su temperatura aumenta.

El calor es la energía total del movimiento molecular

en una sustancia, mientras temperatura es una

medida de la energía molecular media.

El calor depende de la velocidad de las partículas,

su número, su tamaño y su tipo.

La temperatura no depende del tamaño, del número

o del tipo.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente

o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura

aumenta. Si quitamos calor, la temperatura

disminuye.

Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las

moléculas se están moviendo, vibrando y rotando

con mayor energía.

La temperatura no es energía sino una medida de

ella, sin embargo el calor sí es energía.

Imagen térmica infrarroja de dos tazas de café llenas de

un líquido caliente. Note como el calor del líquido hace

que las tazas brillen. El calor se transfiere del líquido

caliente a las tazas por conducción.

CONDUCCIÓN: La conducción tiene lugar cuando dos objetos a

diferentes temperaturas entran en contacto. El calor fluye desde el objeto

más caliente hasta más frío, hasta que los dos objetos alcanzan a la misma

temperatura.

Algunas sustancias conducen el calor mejor que otras. Los sólidos son

mejores conductores que los líquidos y éstos mejor que los gases. Los

metales son muy buenos conductores de calor, mientras que el aire es muy

mal conductor.

Puede experimentar como el calor se transfiere por conducción siempre que

toca algo que está más caliente o más frío que su piel, por ejemplo cuando

se lava las manos en agua caliente o fría.

Imagen térmica infrarroja mostrando como hierve el

aceite en una sartén. El aceite está transfiriendo calor

hacia fuera de la sartén por convección. Note las

partes calientes (amarillas) de aceite caliente

ascendente y las partes frías del aceite que desciende. Imagen cortesía de K.-P. Möllmann and M. Vollmer, Universidad de

Ciencias Aplicadas Brandenburg/Germany

CONVECCIÓN: En líquidos y gases la convección es usualmente la

forma más eficiente de transferir calor. La convección tiene lugar cuando

áreas de fluido caliente ascienden hacia las regiones de fluido frío.

Cuando esto ocurre, el fluido frío desciende tomando el lugar del fluido

caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación en que

el calor se transfiere a las regiones frías.

Puede ver como tiene lugar la convección cuando hierve agua en una olla.

Las burbujas son las regiones calientes de agua que ascienden hacia las

regiones más frías de la superficie. Probablemente usted este familiarizado

con la expresión: "el aire caliente sube y el frío baja" - que es una

descripción de el fenómeno de convección en la atmósfera. El calor en este

caso se transfiere por la circulación del aire.

RADIACIÓN: Tanto la conducción como la convección

requieren la presencia de materia para transferir calor. La

radiación es un método de transferencia de calor que no

precisa de contacto entre la fuente y el receptor del calor.

Por ejemplo, podemos sentir el calor del Sol aunque no

podemos tocarlo.

El calor se puede transferir a través del espacio vacío en

forma de radiación térmica. Esta, conocida también como

radiación infrarroja, es un tipo de radiación

electromagnética (o luz).

La radiación es por tanto un tipo de transporte de calor que

consiste en la propagación de ondas electromagnéticas que

viajan a la velocidad de la luz. No se produce ningún

intercambio de masa y no se necesita ningún medio.

Los objetos emiten radiación cuando electrones en niveles

de energía altos caen a niveles de energía bajos. La energía

que se pierde es emitida en forma de luz o radiación

electromagnética. La energía absorbida por los átomos

hace que sus electrones "salten" a niveles de energía

superiores.

Todos los objetos absorben y emiten radiación. Cuando la

absorción de energía está equilibrada con la emisión, la

temperatura del objeto permanece constante. Si la

absorción de energía domina, la temperatura del objeto

aumenta, si la emisión domina, la temperatura disminuye.

Imagen térmica infrarroja del centro de

nuestra galaxia. Este calor, procedente

de numerosas estrellas y nubes

interestelares, ha viajado unos 24,000

años luz (aproximadamente

240,000,000,000,000,000 km!) a través

del espacio en forma de radiación

hasta llegar a nuestros telescopios

infrarrojos.

El calor es susceptible de medir; lo que se efectúa teniendo en cuenta dos magnitudes fundamentales: intensidad de calor y cantidad de calor.

1- La intensidad de calor está relacionada con la velocidad del movimiento molecular estableciéndose para medirla una práctica que da una idea del grado o nivel del calor que tiene un cuerpo determinado. Arbitrariamente se fijan parámetros comparativos que permiten determinar dicho nivel de calor, al que se denomina temperatura. Se dice que un cuerpo con gran velocidad molecular tiene más temperatura o más nivel de calor que otro.

2- La cantidad de calor de un cuerpo representa la suma de las energías térmicas de todas las moléculas que lo componen. Es decir que mientras la intensidad de calor o temperatura indica el grado de movimiento molecular o el nivel de calor de un cuerpo, esta magnitud señala su contenido total de calor.

El calor específico ,si bien depende de la temperatura en forma muy leve, puede suponerse constante para cada sustancia en particular, a los fines de su aplicación práctica. Como unidad se usa el agua a presión atmosférica normal, considerándose una temperatura normal de 15 °C que está dentro del entorno de las aplicaciones prácticas.

De esa manera, el calor específico igual a 1, sería la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 °C (14,5 a 15,5) a presión atmosférica normal. A esta cantidad de calor se la denomina caloría,y sería entonces la unidad de cantidad de calor.

El SIMELA o Sistema Métrico Legal Argentino, ha establecido como unidad de calor el Joule . La equivalencia es la siguiente:

1 cal = 4,1855 joule1 Kcal= 4185,5 joule

Para determinar la cantidad de calor se ha establecido un valor característico, que depende de las particularidades de cada cuerpo, que se denomina calor específico.

Se define como calor específico a la cantidad de calor necesario para elevar en 1 °C la temperatura

de la unidad de masa de una sustancia.

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. Tras 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.

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 calorías.

Q = m.ce.(t°f - t°i)

Para calcular la cantidad de calor:

Se han inventado muchos instrumentos para medir la temperatura de forma precisa. Todo empezó con el establecimiento de una escala de temperaturas. Esta escala permite asignar un número a cada medida de la temperatura.

A principios del siglo XVIII, Gabriel Fahrenheit (1686-1736) creó la escala Fahrenheit. Fahrenheit asignó al punto de congelación del agua una temperatura de 32 grados y al punto de ebullición una de 212 grados. Su escala está anclada en estos dos puntos. Unos años más tarde, en 1743, Anders Celsius (1701-1744) inventó la escala Celsius. Usando los mismos puntos de anclaje Celsius asignó al punto de congelación del agua una temperatura de 0 grados y al de ebullición una de 100 grados. La escala Celsius se conoce como el Sistema Universal. Es el que se usa en la mayoría de los paises y en todas las aplicaciones científicas.

oF oC oK

El agua hierve a 212 100 373

Temperatura Ambiente

72 23 296

El agua se congela a 32 0 273

Cero Absoluto -460 -273 0

A la temperatura del cero absoluto no hay movimiento y no hay calor.

Es cuando todo el movimiento atómico y molecular se detiene y es la

temperatura más baja posible.

El cero absoluto tiene lugar a 0 grados Kelvin, -273.15 grados Celsius o -460

grados Farenheit. Todos los objetos tienen una temperatura más alta que el cero

absoluto y por lo tanto emiten energía térmica o calor.

Hay un límite a la temperatura mínima que un objeto puede tener. La escala

Kelvin está diseñada de forma que este límite es la temperatura 0. La

relación entre las diferentes escalas de temperatura es la siguiente

oK = 273.15 + oC oC = (5/9)*(oF-32) oF = (9/5)*oC+32

Estado de equilibrio o el

conjunto de mecanismos por los

que todos los seres vivos

tienden a alcanzar una

estabilidad de su medio interno

para mantener la vida.

Homeostasis

cambios producidos en el medio interno, en

donde el organismo produce sustancias de

deshecho que deben ser

eliminadas, produciendo hormonas que regulan muchas funciones fisiológicas

al medio externo en donde el animal

mantiene sus condiciones internas estables a pesar de las variaciones de su entorno

Los Homeotermos son un conjunto de animales capaces de

regular su temperatura corporal, de manera automática,

consumiendo energía química, procedente de los alimentos.

Los mamíferos y las aves son los dos grandes grupos animales que poseen esta característica,

aunque también existen algunas especies de tiburones con este mecanismo termorregulador.

Gracias al autoabastecimiento de calor, los homeotermos pueden sobrevivir en las condiciones

de frío más adversas como es el caso de los pingüinos.

Cuando la temperatura ambiente es elevada, el mecanismo de termorregulación de los

homeotermos baja para ahorrar energía.

Los poiquilotermos son animales que no son capaces de

mantener su temperatura constante sino que dependen de la

temperatura externa.

Los peces, reptiles y anfibios son los animales que poseen esta característica.

Un ejemplo de esto lo tenemos en los reptiles, que pasan largas horas al sol para conseguir la

temperatura necesaria para que su metabolismo funcione.

Como los poiquilotermos no gastan energía al no producir calor, pueden estar largos periodos sin

alimentarse. Por ejemplo, una serpiente puede estar meses sin comer, mientras que un

mamífero necesita alimentarse diariamente

¿Qué son los animales homeotermos y

poiquilotermos?

Cuando la

temperatura

corporal

aumenta

Cuando la

temperatura

corporal

disminuye

• Los vasos sanguíneos próximos a la superficie se dilatan• La provisión de sangre a la piel aumenta• Si el aire está más frio que el cuerpo, se transfiere calor al aire, por evaporación de la saliva o transpiración• la transpiración comienza cuando la temperatura externa es superior a la temperatura corporal

• los vasos sanguíneos próximos a la superficie se contraen, limitando la perdida de calor por la piel.• Los procesos metabólicos se incrementan• Una parte de este aumento del metabolismo se debe al aumento de la acttividad muscular (tiritar)•Otra parte es en respuesta al estímulo directo por el sistema nervioso y endócrino.

¿Qué ocurre?

AUMENTO DE LA TEMPERATURA COMO REACCION A LA PRES ENCIA DE UN PIRÓGENO

TEMP. EXTERNA MUY ALTA, EL CUERPO NO PUEDE PERDER CALOR , EL RIEGO SANGUINEO DISMINUYE, AUMENTA LA TEMPERATURA CENTRAL, LA PIEL SE SECA, ETC..

ES EL DESCENSO INVOLUNTARIO DE LA TEMPERATURA CORPORAL POR DEBAJO DE 35°c

hipotermia leve cuando la temperatura corporal

se sitúa entre 33 C y 35 C (91,4 F y 95 F), y va

acompañada de temblores, confusión mental y torpeza de

movimientos. Entre 30 C y 33 ºC (86 F y 91,4 F) se

considera

hipotermia moderada y a los síntomas anteriores

se suman desorientación, estado de semiinconsciencia y

pérdida de memoria. Por debajo de los 30 ºC (86 F)

hipotermia grave y comporta pérdida de la

consciencia, dilatación de pupilas, bajada de la tensión y

latidos cardíacos muy débiles y casi indetectables.