Calor y temperatura
Un mediodía en Maracaibo sacas un vaso de jugo de la nevera y lo dejas sobre la mesa. A los pocos minutos ya no está tan frío. ¿Qué pasó con el «frío»? ¿Se fue del vaso o llegó algo cálido al vaso? Para responder hay que separar dos ideas que se suelen confundir: la temperatura y el calor.
Temperatura: qué tan agitadas están las partículas
Toda la materia está formada por partículas (átomos, moléculas, iones) que nunca están quietas: vibran, rotan o se desplazan. La temperatura es una medida de qué tan agitadas están, en promedio, esas partículas.
La temperatura se mide con un termómetro. En Venezuela se usa la escala Celsius (°C): el agua se congela a 0 °C y hierve a 100 °C al nivel del mar. Hay otras dos escalas importantes:
| Escala | Unidad | Agua se congela | Agua hierve |
|---|---|---|---|
| Celsius | °C | 0 | 100 |
| Kelvin | K (sin grado) | 273 | 373 |
| Fahrenheit | °F | 32 | 212 |
Para pasar de Celsius a Kelvin: $T = t + 273$. Para pasar de Celsius a Fahrenheit: $°F = 1{,}8 \cdot °C + 32$.
Define con tus propias palabras qué es la temperatura y qué es el calor. Indica además en qué unidad se suele medir la temperatura en Venezuela y con qué instrumento se…
Define con tus propias palabras qué es la temperatura y qué es el calor. Indica además en qué unidad se suele medir la temperatura en Venezuela y con qué instrumento se mide.
Calor: energía en tránsito
El calor no es algo que un cuerpo «tiene»: es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando hay diferencia de temperatura. Se mide en joules (J), calorías (cal) o kilocalorías (kcal).
Por eso el calor siempre fluye del más caliente al más frío, nunca al revés por sí solo. Y por eso no existe el «frío» como algo que se transfiere: lo que ocurre es que un cuerpo pierde energía y otro la gana.
Así se resuelve el gancho: el jugo está más frío que la habitación de Maracaibo, así que el calor pasa del ambiente al jugo. El jugo se calienta porque gana energía, no porque llegue «calor» en forma de sustancia.
Un vaso con jugo frío se deja sobre una mesa en una habitación cálida de Maracaibo. Indica en qué sentido se transfiere el calor: del jugo al ambiente o del ambiente al…
Un vaso con jugo frío se deja sobre una mesa en una habitación cálida de Maracaibo. Indica en qué sentido se transfiere el calor: del jugo al ambiente o del ambiente al jugo. Justifica brevemente tu respuesta.
Marca como verdadera o falsa cada afirmación y corrige las falsas: a) El calor es lo mismo que la temperatura. b) El calor fluye espontáneamente del cuerpo de menor…
Marca como verdadera o falsa cada afirmación y corrige las falsas:
- a) El calor es lo mismo que la temperatura.
- b) El calor fluye espontáneamente del cuerpo de menor temperatura al de mayor temperatura.
- c) La temperatura se relaciona con la agitación de las partículas de un cuerpo.
Misma temperatura, distinta cantidad de energía
Diego prepara café a 80 °C en una taza y en una olla grande. La temperatura es la misma: las partículas están igual de agitadas en promedio. Pero la olla tiene muchísimas más partículas, así que la energía térmica total es mucho mayor.
Si quisieras enfriar ambos hasta la temperatura ambiente, la olla cedería mucha más energía en forma de calor que la taza.
Diego prepara café en una taza pequeña y en una olla grande, y ambos líquidos están a 80 °C. Explica si tienen la misma temperatura y si contienen la misma cantidad de…
Diego prepara café en una taza pequeña y en una olla grande, y ambos líquidos están a 80 °C. Explica si tienen la misma temperatura y si contienen la misma cantidad de energía térmica. Relaciona tu respuesta con la diferencia entre calor y temperatura.
Equilibrio térmico
Cuando dos cuerpos a distinta temperatura están en contacto, el calor pasa del caliente al frío. El caliente baja su temperatura y el frío la sube. Esto continúa hasta que ambos tienen la misma temperatura: es el equilibrio térmico. Ahí ya no hay diferencia de temperatura, y por tanto no hay flujo neto de calor.
Mezclas de agua a distintas temperaturas
Si mezclas en un recipiente aislado cantidades iguales de agua a 20 °C y a 80 °C, la temperatura final queda justo en el punto medio: 50 °C. El agua caliente cede lo mismo que gana el agua fría. Si el agua caliente es menos, su aporte de energía es menor y la temperatura final queda más cerca de 20 °C. En ambos casos el agua caliente cede calor y la fría lo recibe.
Gabriela coloca un trozo de metal caliente dentro de un recipiente con agua fría y, pasado un tiempo, mide la temperatura de ambos y obtiene el mismo valor. Explica qué…
Gabriela coloca un trozo de metal caliente dentro de un recipiente con agua fría y, pasado un tiempo, mide la temperatura de ambos y obtiene el mismo valor. Explica qué proceso ocurrió, cuál es el nombre del estado final y qué sucedió con el flujo de calor cuando se alcanzó ese estado.
Se mezclan en un recipiente aislado 200 g de agua a 20 °C con 200 g de agua a 80 °C. Sin hacer cálculos detallados, argumenta cuál debe ser aproximadamente la…
Se mezclan en un recipiente aislado 200 g de agua a 20 °C con 200 g de agua a 80 °C. Sin hacer cálculos detallados, argumenta cuál debe ser aproximadamente la temperatura final y por qué. Después explica qué ocurriría con la temperatura final si el agua caliente fuera solo 100 g, y qué cuerpo cede calor y cuál lo recibe en cada caso.
Cómo viaja el calor
El calor se transmite de tres maneras:
| Forma | Cómo ocurre | Ejemplo |
|---|---|---|
| Conducción | Por contacto, de partícula a partícula, sobre todo en sólidos | El mango de una olla metálica se calienta |
| Convección | Por el movimiento de un fluido (líquido o gas) que sube al calentarse y baja al enfriarse | El agua que hierve; la brisa en la costa |
| Radiación | Por ondas, sin necesidad de materia | El calor del Sol; una estufa |
Los materiales que conducen bien el calor (metales) se llaman conductores; los que lo conducen mal (madera, plástico, espuma) son aislantes.
Una mañana en Mérida, Luis toca con la mano una barra de metal y un trozo de madera que han estado toda la noche en el mismo lugar. El metal se siente más frío que la…
Una mañana en Mérida, Luis toca con la mano una barra de metal y un trozo de madera que han estado toda la noche en el mismo lugar. El metal se siente más frío que la madera. Explica si realmente tienen distinta temperatura y propón una razón, basada en la transferencia de calor, que justifique la diferencia de sensación.
María José dice: «Si dejo la puerta de la nevera abierta, la cocina se enfriará, porque el frío sale de la nevera». Analiza esta afirmación usando los conceptos de calor…
María José dice: «Si dejo la puerta de la nevera abierta, la cocina se enfriará, porque el frío sale de la nevera». Analiza esta afirmación usando los conceptos de calor y temperatura: indica si el «frío» es algo que se transfiere, hacia dónde fluye realmente el calor y qué ocurre con la temperatura de la cocina. Explica por qué la nevera funcionando con la puerta abierta puede incluso calentar un poco la habitación.
Vuelve al principio: el jugo no pierde «frío»; recibe calor del ambiente de Maracaibo hasta alcanzar el equilibrio térmico con la habitación.