Material: Definición de calor, conductividad térmica, capacidad calorífica
¿Alguna vez has probado té helado, leche helada, jarabe helado, etc.? Bueno, para preparar té helado, solemos mezclar agua caliente o tibia en un vaso con cubitos de hielo. El agua caliente o tibia tiene una temperatura más alta, mientras que los cubitos de hielo tienen una temperatura más baja. Después de un rato, la mezcla de cubitos de hielo y té caliente se convierte en té helado (la mezcla de cubitos de hielo y té caliente alcanza la misma temperatura). El mismo proceso ocurre cuando mezclamos agua caliente con agua fría. Después de un tiempo, el agua caliente y el agua fría se convierten en agua tibia (la mezcla de agua caliente y agua fría alcanza la misma temperatura). ¿Por qué estos objetos pueden alcanzar la misma temperatura después de un tiempo?
Definición de calor
Cuando objetos con temperaturas diferentes entran en contacto, se produce una transferencia de calor, también llamada calor, desde el objeto con mayor temperatura hacia el de menor temperatura. Esta transferencia de calor cesa una vez que los objetos en contacto alcanzan la misma temperatura. Por ejemplo, si mezclamos agua caliente con agua fría, el calor generalmente se transfiere del agua caliente al agua fría. Cuando colocamos una plancha caliente en agua fría, el calor se transfiere de la plancha, que está más caliente, al agua. El flujo de calor cesa una vez que la plancha y el agua alcanzan la misma temperatura. Cuando un médico o enfermero coloca un termómetro en su cuerpo, el calor se transfiere de su cuerpo al termómetro. Esta transferencia de calor cesa una vez que su cuerpo y el termómetro alcanzan la misma temperatura. Si el termómetro utilizado es de mercurio, cuando su cuerpo y el termómetro alcanzan la misma temperatura, la superficie del mercurio deja de moverse. El número que se muestra en la superficie del mercurio es su temperatura corporal en ese momento.
Naturalmente, el calor se transfiere de objetos con alta temperatura a objetos con baja temperatura. La transferencia de calor tiende a igualar las temperaturas de los objetos en contacto. En el siglo XVIII, los físicos sospechaban que el flujo de calor era el movimiento de un fluido, un tipo de fluido invisible (los fluidos son sustancias que pueden fluir. Los fluidos incluyen líquidos y gases. El agua (un líquido) es un fluido porque puede fluir. El aire también es un fluido porque puede fluir). A este fluido se le denominó calórico . La teoría del calórico ya no se utiliza porque, según los resultados experimentales, no se puede demostrar su existencia.
En el siglo XIX, el físico inglés James Prescott Joule (1818-1889) estudió cómo calentar agua en un recipiente utilizando una rueda de agitación. Basándose en los resultados de su experimento, Joule comparó este proceso con el calentamiento del agua mediante fuego. Cuando una llama y un recipiente con agua entran en contacto, el calor se transfiere del fuego (temperatura alta) al agua (temperatura baja). Tras comparar el aumento de temperatura del agua debido al contacto con el fuego con el aumento de temperatura del agua debido al trabajo realizado por la rueda de agitación, Joule concluyó que el calor es energía que se transfiere de un objeto de alta temperatura a uno de baja temperatura. El calor no es energía (no es un tipo específico de energía, como la energía cinética, la energía potencial, la energía química, etc.) . El calor es energía que se transfiere debido a las diferencias de temperatura . Por lo tanto, cuando el calor fluye de un objeto de alta temperatura a uno de baja temperatura, la energía se transfiere del objeto de alta temperatura al de baja temperatura. La transferencia de energía se detiene una vez que los objetos en contacto alcanzan la misma temperatura o el equilibrio térmico.
Conductividad térmica
¿Por qué la mayoría de los utensilios de cocina son de aluminio? Imagina que sostienes una plancha con la mano izquierda y un vaso con la derecha, y luego los acercas al fuego. ¿Quién siente el calor más rápido, la izquierda o la derecha? Estas preguntas, y quizás otras que te surjan, están relacionadas con la conductividad térmica de un objeto. La conductividad térmica es la capacidad de un objeto para transferir calor . Los objetos con una alta conductividad térmica (k) son buenos conductores del calor . Por el contrario, los objetos con baja conductividad térmica son malos conductores del calor.
Capacidad calorífica
La capacidad calorífica (C) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un objeto completo en un grado. La fórmula para la capacidad calorífica es:
C = mc
Información: C = capacidad calorífica , m = masa del objeto, c = calor específico del objeto.
