Teoria Calor y Temperatura

CALOR Y TEMPERATURA
El calor y la temperatura no son sinónimos, podemos decir que están estrictamente

relacionados ya que la temperatura puede determinarse por la cantidad de calor
acumulado.
El calor es un fenómeno físico que eleva la temperatura y dilata un cuerpo, el calor que
éste posee es la suma de la energía cinética de todas sus moléculas. Por así decirlo, el
calor se encarga de los movimientos de las moléculas sin importar si éstas pertenecen
a un gas, un líquido o un sólido, cuando el calor aumenta la energía de dicho cuerpo se
incrementará.
¿Qué contiene más calor, una taza de café o un vaso de té helado? En termodinámica,
el calor tiene un significado muy concreto que es diferente de la manera en la que
podríamos usar la palabra en el discurso cotidiano.
Los científicos definen el calor como la energía térmica transferida entre dos sistemas a
diferentes temperaturas que entran en contacto. El calor se escribe con el símbolo Q y
tiene unidades de Joules (J).
No decimos que una taza de café contiene calor, pero podemos hablar del calor
transferido de la taza de café caliente a tu mano. El calor también es una propiedad
extensiva, así que el cambio de temperatura que resulta al transferir calor a un sistema
depende de cuántas moléculas hay en el sistema.
RELACIÓN ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

Calor y temperatura son dos conceptos diferentes, pero estrechamente relacionados.
Observemos que tienen diferentes unidades: la temperatura puede medirse en unidades
de grados Celsius (∘C) o Kelvin (K), y el calor tiene unidades de energía: Joules (J).
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos o moléculas
en el sistema. Las moléculas de agua en una taza de café caliente tienen una mayor
energía cinética promedio que las moléculas de agua en una taza de té helado, lo que
también significa que están moviéndose a una velocidad más alta.
La temperatura no depende de qué tanta cantidad tengas de una sustancia (siempre y
cuando esté toda a la misma temperatura). Por esta razón, los químicos pueden utilizar
el punto de fusión para poder identificar una sustancia pura: la temperatura a la cual se
derrite es una propiedad de la sustancia que no depende de la masa de una muestra.
A nivel atómico, las moléculas en cada objeto están constantemente en movimiento y
chocando entre sí. Cada vez que chocan, pueden transferir energía cinética. Cuando dos
sistemas están en contacto, se va a transferir calor del sistema más caliente al más fríopor
medio de choques moleculares. La energía térmica va a fluir en esa dirección hasta que los
dos objetos están a la misma temperatura. Cuando esto ocurre, decimos que están en
equilibrio térmico.
ESCALAS TERMÓMETRICAS
La temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este
contiene o puede rendir).
La temperatura se mide en unidades llamadas grados, por medio de los termómetros,
esto se refiere que para medir la temperatura utilizamos una de las magnitudes que
sufre variaciones linealmente a medida que se altera la temperatura.
Temperatura es el promedio de la energía cinética de las moléculas de un cuerpo.
Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. Como ya
dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras
que la temperatura es la medida de dicha energía.
El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su
tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo. Por ejemplo, si
hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamaño, la temperatura alcanzada
es la misma para los dos, 100° C, pero el que tiene más agua posee mayor cantidad de
calor.
El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la

temperatura aumenta, si quitamos calor, la temperatura disminuye.
La temperatura no es energía sino una medida de ella; sin embargo, el calor sí es
energía. Medir la concentración de energía es aquella propiedad física que permite
asegurar si dos o más sistemas están o no en equilibrio térmico (cuando dos cuerpos
están a la misma temperatura), esto quiere decir que la temperatura es la magnitud
física que mide cuan caliente o cuan frío se encuentra un objeto.
Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de
un sistema en forma cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo
es encontrando una sustancia que tenga una propiedad que
cambie de manera regular con la temperatura.
La imagen muestra un termómetro de vidrio de mercurio, el
cual contiene una ampolla fija con mercurio que le permite
expandirse dentro del capilar. Esta expansión fue calibrada
sobre el vidrio del termómetro. El mercurio es líquido dentro
del rango de temperaturas de -38,9° C a 356,7° C. Como un
líquido, el mercurio se expande cuando se calienta, esta
expansión es lineal y puede ser calibrada con exactitud.
Todas las escalas termométricas atribuyen un valor arbitrario a ciertos puntos fijos,
dividiendo las escalas en un número de divisiones iguales.
Las Escalas Termométricas son:
Escala Celsius: Asigna como valores fijos el 0ºC (punto de fusión del agua) y el 100ºC
(punto de ebullición del agua). El intervalo 0–100 lo divide en 100 partes iguales.
La escala centígrada se usa preferentemente en trabajos científicos y en los países
latinos.
Escala Kelvin: Asigna como valores fijos el 0ºK (Cero Absoluto) y el 273ºK (punto de
fusión del agua). Las divisiones son iguales que en la escala Celsius.
Cero Absoluto es la temperatura a la cuál cesa toda agitación térmica y es, por tanto, la
mínima temperatura que puede alcanzar un cuerpo. La escala de temperaturas adoptada por
el Sistema Internacional (SI) es la llamada escala absoluta o Kelvin.
Escala Fahrenheit: Asigna como valores fijos el
32ºF (punto de fusión del agua) y el 212ºF
(punto de ebullición del agua). El intervalo entre
ambas temperaturas se divide en 180 partes
iguales. La escala Fahrenheit es más usada
popularmente en los E.E.U.U. y en Inglaterra.
Escala Reaumur: La temperatura de fusión del
agua se designa por cero (0) y la ebullición del
agua por 80, dividiéndose el intervalo entre ellas
en 80 partes, cada una de las cuales se
denomina grado reaumur (ºR). Se emplea
exclusivamente en los países escandinavos.
Escala Rankine: Es la escala absoluta
correspondiente al Fahrenheit, donde el punto
cero corresponde a -459,7ºF.
Conversión de temperatura
• Centígrados a Fahrenheit
180 9
F= C + 32 = C + 32
100
• Fahrenheit a Centígrados
180
• Centígrados a Kelvin
K = C + 273
EL CALOR COMO ENERGÍA:

Calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro en virtud únicamente de una
diferencia de temperatura entre ellos.
Por lo tanto, el calor se debe medir en unidades energéticas.
En el S.I. medimos el calor en joules. En la práctica se emplea también la caloría (cal).
Una caloría es la cantidad de calor que debe transmitirse a 1 g de agua para que su
temperatura se eleve en 1ºC.
TRANSMISIÓN DEL CALOR
Cuando se produce una transferencia de Calor, se intercambia energía en forma de calor
entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a
distinta temperatura.
El calor se puede transferir mediante convección, radiación o conducción.
Aunque estos tres procesos pueden ocurrir al mismo tiempo, puede suceder que uno de
los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se trasmite a través de
la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada
sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierrarecibe
calor del Sol casi exclusivamente por radiación.
Conducción Térmica:
La conducción es una transferencia de calor entre los cuerpos sólidos.
Si una persona sostiene uno de los extremos de una barra metálica y pone en contacto
el otro extremo con la llama de una vela, de forma que aumente su temperatura, el calor
se trasmitirá hasta el extremo más frío por conducción.
Los átomos o moléculas del extremo calentado por la
llama, adquieren una mayor energía de agitación, la
cual se trasmite de un átomo a otro, sin que estas
partículas sufran ningún cambio de posición,
aumentando entonces, la temperatura de estaregión.
Este proceso continúa a lo largo de la barra ydespués
de cierto tiempo, la persona que sostiene el otro
extremo percibirá una elevación de temperatura en
ese lugar
Existen conductores térmicos, como los

metales, que son buenos conductores del
calor, mientras que existen sustancias,
como corcho, aire, madera, hielo, lana,
papel, etc., que son malos conductores
térmicos (aislantes).
Convección Térmica
Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi
seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de
una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección.
Cuando un recipiente con agua se calienta, la capa
de agua que está en el fondo recibe mayor calor
(por el calor que se ha trasmitido por conducción a
través de la cacerola); esto provoca que el volumen
aumente y, por lo tanto, disminuya su densidad,
provocando que esta capa de agua caliente se
desplace hacia la parte superior del recipiente y
parte del agua más fría baje hacia el fondo.
El proceso prosigue, con una circulación continua
de masas de agua más caliente hacia arriba y de
masas de agua más fría hacia abajo, movimientos
que se denominan corrientes de convección.
Así, el calor que se trasmite por conducción a las capas inferiores, se va distribuyendo
por convección a toda la masa del líquido.
El calentamiento de una habitación mediante

una estufa no depende tanto de la radiación
como de las corrientes naturales de
convección, que hacen que el aire caliente
suba hacia el techo y el aire frío del resto de
la habitación se dirija hacia la estufa.
Debido a que el aire caliente tiende a subir y
el aire frío a bajar, las estufas deben colocarse
cerca del suelo (y los aparatos de aire
acondicionado cerca del techo) para que la
eficiencia sea máxima.
De la misma forma, la convección natural es responsable de la ascensión del agua
caliente y el vapor en las calderas de convección natural, y del tiro de las chimeneas.
La convección también determina el movimiento de las grandes masas de aire sobre la
superficie terrestre, la acción de los vientos, la formación de nubes, las corrientes
oceánicas y la transferencia de calor desde el interior del Sol hasta su superficie.
Radiación Térmica
La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la
conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no
tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por
un vacío.
Los procesos de convección y de conducción sólo pueden ocurrir
cuando hay un medio material a través del cual se pueda transferir
el calor, mientras que la radiación puede ocurrir en el vacío.
Si se tiene un cuerpo caliente en el interior de una campana de vidrio

sin aire, y se coloca un termómetro en el exterior de la campana, se
observará una elevación de la temperatura, lo cual indica que existe
una trasmisión de calor a través del vacío que hay entre el cuerpo
caliente y el exterior.

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