calor

Explore la transferencia de calor y conozca la diferencia entre calor y temperatura

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calor , energía que se transfiere de un cuerpo a otro como resultado de una diferencia en temperatura . Si se juntan dos cuerpos a diferentes temperaturas, la energía se transfiere, es decir, el calor fluye del cuerpo más caliente al más frío. El efecto de esta transferencia de energía generalmente, pero no siempre, es un aumento de la temperatura del cuerpo más frío y una disminución de la temperatura del cuerpo más caliente. Una sustancia puede absorber calor sin un aumento de temperatura al cambiar de un estado físico (o fase) a otro, como de un sólido a un líquido (fusión), de un sólido a un vapor (sublimación), de un líquido a un vapor. (hirviendo), o de una forma sólida a otra (generalmente llamada transición cristalina). La importante distinción entre calor y temperatura (el calor es una forma de energía y la temperatura una medida de la cantidad de energía presente en un cuerpo) se aclaró durante los siglos XVIII y XIX.



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Calor como forma de energía

Debido a que todas las muchas formas de energía, incluido el calor, se pueden convertir en trabajo, las cantidades de energía se expresan en unidades de trabajo, como julios , pie-libras, kilovatios-hora o calorías. Existen relaciones exactas entre las cantidades de calor agregadas o eliminadas de un cuerpo y la magnitud de los efectos sobre el estado del cuerpo. Las dos unidades de calor más comúnmente utilizadas son las caloría y la unidad térmica británica (BTU). La caloría (o gramo-caloría) es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 ° C; el BTU es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de una libra de agua de 63 a 64 ° F. Un BTU equivale aproximadamente a 252 calorías. Ambas definiciones especifican que los cambios de temperatura deben medirse a una presión constante de una atmósfera, porque las cantidades de energía involucradas dependen en parte de la presión. La caloría utilizada para medir el contenido energético de los alimentos es la caloría grande, o kilogramo-caloría, igual a 1000 gramos-calorías.



En general, la cantidad de energía requerida para elevar una unidad de masa de una sustancia a través de un intervalo de temperatura específico se llama capacidad calorífica , o el calor especifico , de esa sustancia. La cantidad de energía necesaria para elevar un grado la temperatura de un cuerpo varía dependiendo de las restricciones impuestas. Si se agrega calor a un gas confinado a volumen constante, la cantidad de calor necesaria para causar un aumento de temperatura de un grado es menor que si el calor se agrega al mismo gas libre para expandirse (como en un cilindro equipado con un pistón móvil ) y también trabajar. En el primer caso, toda la energía se destina a elevar la temperatura del gas, pero en el segundo caso, la energía no solo contribuye al aumento de temperatura del gas, sino que también proporciona la energía necesaria para el trabajo que realiza el gas en el pistón. En consecuencia, el calor específico de una sustancia depende de estas condiciones. Los calores específicos más comúnmente determinados son el calor específico a volumen constante y el calor específico a presión constante. Se demostró que las capacidades caloríficas de muchos elementos sólidos están estrechamente relacionadas con su pesos atómicos por los científicos franceses Pierre-Louis Dulong y Alexis-Thérèse Petit en 1819. La llamada ley de Dulong y Petit fue útil para determinar los pesos atómicos de ciertos elementos metálicos, pero hay muchas excepciones; Más tarde se descubrió que las desviaciones eran explicables sobre la base de la mecánica cuántica.

Es incorrecto hablar del calor en un cuerpo, porque el calor se restringe a la energía que se transfiere. La energía almacenada en un cuerpo no es calor (ni es trabajo, ya que el trabajo también es energía en tránsito). Es costumbre, sin embargo, hablar de sensaciones y calor latente . El calor latente, también llamado calor de vaporización , es la cantidad de energía necesaria para convertir un líquido en vapor a temperatura y presión constantes. La energía requerida para fundir un sólido en un líquido se llama calor de fusión , y el calor de sublimación es la energía necesaria para transformar un sólido directamente en vapor, estos cambios también tienen lugar en condiciones de temperatura y presión constantes.



El aire es una mezcla de gases y vapor de agua, y es posible que el agua presente en el aire cambie de fase; es decir, puede volverse líquido (lluvia) o sólido (nieve). Para distinguir entre la energía asociada con el cambio de fase (el calor latente) y la energía requerida para un cambio de temperatura, se introdujo el concepto de calor sensible. En una mezcla de vapor de agua y aire, el calor sensible es la energía necesaria para producir un cambio de temperatura particular excluyendo cualquier energía requerida para un cambio de fase.

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