UNIDAD 3. CALOR Y TEMPERATURA

1. ¿QUÉ ES EL CALOR?El calor es la energía térmica que es transferida de un cuerpo o

sistema a otro. Esta transferencia es causada por una temperatura diferente.

El calor fluye en una dirección, desde una temperatura más alta a una temperatura más baja. Un sistema desprende calor y el otro la absorbe.

El flujo de calor se para cuando las temperaturas son la misma. Por ejemplo: si colocas una barra de hierro calentada a 80º C dentro de un recipiente con agua a 15 º C, la barra de hierro perderá calor y el agua la absorberá.

La transferencia térmica de calor para cuando la barra de hierro y agua están a la misma temperatura. Esto es llamado “Equilibrio térmico”.

2. ¿CÓMO SE MIDE EL CALOR?Hay dos unidades de medida para el calor. En el Sistema

Internacional, SI, la unidad de medida es el julio (j) pero la caloría es otra unidad de medida. Un julio equivale a 0,24 calorías.

1 j = 0,24 cal

3. ¿QUÉ ES LA TEMPERATURA?La temperatura es la cantidad de calor de un sistema. Por tanto,

la temperatura es la magnitud del calor. El calor y la temperatura no son lo mismo. Cuando un sistema libera calor, su temperatura disminuye.Un termómetro es el instrumento que mide la temperatura. La mayoría de los termómetros usan líquidos, que se expanden cuando, son calentados. El mercurio y el alcohol son los líquidos más comunes en los termómetros porque, al ser calentados, su dilatación es muy grande y se aprecia fácilmente en el tubo de vidrio de los termómetros.

4. ESCALAS DE MEDIDA DE LA TEMPERATURALas escalas principales de medida de la temperatura son:

La escala Celsius (º C) también llamada escala centígrada, es la más escala más común. Esta escala está basada en el comportamiento del agua. El punto de fusión del agua es de 0º C y el punto de ebullición es de 100 º C.

La escala Kelvin (K) también llamada escala absoluta. Esta escala es usada por el Sistema Internacional. Esta escala se basa en el comportamiento de la materia. El 0 K es la temperatura en la que las partículas están paradas, no tienen energía cinética.

Cómo transformar medidas de la temperatura entre ambas escalas:

0 K = - 273 ºC

K = ºC + 273Por ejemplo, ¿cómo transformar una temperatura de 360 K a ºC?

360 K = º C + 273360 – 273 = º Cº C = 360 – 273 = 87 º C

5. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE EL CONCEPTO DE CALOR

¿CONTIENEN MÁS CALOR LOS CUERPOS A MAYOR TEMPERATURA?El calor no es una forma de energía que se almacene como

sucede con la energía potencial. El calor es simplemente la transferencia de energía entre dos cuerpos que presentan distinta temperatura.

¿CÓMO SE DENOMINA ENTONCES LA ENERGÍA QUE CONTIENEN LOS CUERPOS O SISTEMAS?Se denomina energía interna a aquella que se debe a las

partículas internas de un objeto. Ésta puede ser debida a las uniones entre las partículas del objeto y a la energía cinética de sus partículas.

¿SIEMPRE QUE SE TRANSFIERE CALOR A UN CUERPO AUMENTA SU TEMPERATURA?No siempre. Cuando calentamos hielo que está a -5ºC, la

temperatura va aumentando hasta que alcanza los 0ºC, temperatura a la que se produce el cambio de estado de sólido a líquido. Mientras no se produce el cambio total de estado, la temperatura no sube, ya que la energía se está empleando en romper los enlaces entre partículas. Una vez tenemos solo agua líquida, la temperatura comenzará a subir, ya que las partículas están adquiriendo energía cinética.

6. ¿CUÁLES SON LOS EFECTOS DEL CALOR?Los efectos del calor son dos:

Contracción: es la disminución en volumen que ocurre cuando un sistema pierde calor. Las partículas se mueven lentamente y por tanto, rellenan menos espacio. (Ejemplo, el globo cuando lo metemos en el frigorífico).

Expansión: es el incremento en volumen que ocurre cuando un sistema gana calor. Las partículas se mueven más rápidamente y por tanto ocupan más espacio. (Ejemplo, el globo cuando lo ponemos sobre el radiador)

6.1 EL COMPORTAMIENTO ANÓMALO DEL AGUATodos los sólidos, líquidos y gases, cambian de volumen cuando

intercambian energía con otro sistema. Normalmente, los líquidos se expanden más que los sólidos. No obstante, hay excepciones. Por ejemplo, el agua tienen más volumen como sólido que como líquido, ya que en estado sólido ordena sus moléculas siguiendo un patrón geométrico que deja espacios vacíos. Por esto, el hielo flota en el agua líquida. A esto se le denomina “Dilatación anómala” del agua.

7. ¿CÓMO SE TRANSFIERE EL CALOR?El calor se transfiere por conducción, convección y radiación.

a) Conducción: ocurre en la mayoría de los sólidos. El calor es transferido por contacto directo. El calor fluye desde el cuerpo más caliente al más frío. El flujo de calor para cuando las sustancias alcanzan la misma temperatura. (equilibrio térmico)

Dependiendo del comportamiento del objeto, éste puede ser: Conductores: son sustancias que permiten fácilmente

el flujo de calor a través de ellos. Aislantes: son sustancias que no permiten fácilmente

el flujo de calor a través de ellos. Ejemplos son el plástico, la madera, el aire, etc.

b) Convección: sólo ocurre en líquido y gases. El calor es transferido por el movimiento de corrientes de convección.

c) Radiación: Es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas. No es necesario el contacto entre la fuente de calor y la sustancia calentada. Se transfiere incluso en el vacío. Es la forma más rápida de transferir calor.