CALOR Y TEMPERATURA

Tema 11

1. La energía térmica y la temperatura

La energía térmica es la energía que posee un cuerpo (o un sistema material) debido al movimiento

de las partículas que lo componen

La TEMPERATURA es la magnitud que mide la agitación o nivel térmico de un cuerpo.

Si ponemos en contacto dos cuerpos siempre existe un paso de energía térmica del cuerpo a mayor temperatura al que está a menor temperatura

La energía térmica de un cuerpo

depende de su temperatura, pero

también de su masa

Escalas termométricas

Tres escalas que utilizan dos temperaturas fijas como referencia: la temperatura normal (a 1 atm de presión) de congelación del agua y la de ebullición del agua. La diferencia entre las escalas está en los

valores que se le asignan a esas temperaturas

Escala Celcius, ºC:Tf= 0ºC

Te= 100ºC

Escala Fahrenheit, ºF:Tf= 32ºF

Te= 212ºF

Escala Kelvin, K: sus valores no son

arbitrarios. Estado inalcanzable de

mínima temperatura, el cero absoluto, 0 K

2. El calor: una energía en tránsito

Llamamos calor al energía térmica que se transfiere entre dos sistemas materiales que están a diferente

temperatura

Los cuerpos no tienen calor tienen energía térmica

El calor en el SI se expresa en julios (J), aunque se sigue utilizando una antigua unidad de calor, la caloría

(cal):1 cal = 4,18 J ; 1 J = 0,24 cal

Dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos están a la misma temperatura. Si TA es mayor que TB:

Calor cedido por el cuerpo A = Calor ganado por el cuerpo B

CALOR Y TEMPERATURA SON DOS MAGNITUDES FÍSICAS DISTINTAS

3. Efectos del calor

Cuando un cuerpo intercambia calor con su entorno, experimenta diversos cambios que pueden ser:

FÍSICOS

Variación de la temperatura

Cambio del estado de agregación

Variación de las dimensiones (dilatación y contracción)

QUÍMICOS: son cambios más profundos

CAMBIOS QUÍMICOS

4. Propagación del calor

El calor se propaga por medio de tres mecanismos diferentes

CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN

La conducción es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor a través de los sólidos. En el proceso no hay transporte de

materia.

Al calentar el extremo de una barra metálica, las partículas vibran con mayor amplitud, ya que reciben energía térmica.

Esta vibración se transmite a las partículas cercanas que

comienzan a vibrar, transmitiéndose a toda la barra

La convección es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor a través de los fluidos. En este proceso sí hay transporte de

materia.

Cuando un líquido o un gas se calientan, la masa de fluido calentada se dilata, por lo que disminuye su

densidad. Entonces, esta masa caliente asciende,

desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior que, al estar a

menor temperatura, desciende hacia el foco

calorífico.

La radiación es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor en el vacío, es decir, en ausencia de un medio material. (También

se propaga en medios materiales)

La radiación es energía electromagnética.

Todos los cuerpos emiten radiación infrarroja, que no es visible para el ojo

humano, pero sí para las cámaras termográficas

5. Conductores y aislantes térmicos

Dependiendo de cómo se comporten los materiales

frente al calor, se clasifican en:

Conductores térmicos: materiales que conducen bien el calor de un

punto a otro. Tienen altos valores de conductividad térmica

Aislantes térmicos: materiales que conducen mal el calor. Tienen valores

bajos de conductividad térmica.

6. Las máquinas térmicas

Una máquina térmica es aquella que convierte la energía térmica que le llega en otro tipo de energía, generalmente en mecánica. La energía que alimenta estas máquinas procede de a energía química

almacenada en un combustible. Al quemarse, mediante la combustión, la energía química se transforma en térmica, que se

libera en forma de calor.

Tipos de máquinas térmicas

Motores de combustión interna

Máquinas de vapor o de combustión externa

Recuerda que el rendimiento de una máquina es la relación entre la energía útil (trabajo realizado) y la energía consumida