Artículo Definición de calor Equivalente mecánico del calor Ecuación del calor
1. Definición de calor
Si los objetos que tienen diferencias de temperatura se tocan, habrá transferencia de calor de los objetos de alta temperatura a los de baja temperatura. La transferencia de calor se detiene cuando los objetos en contacto alcanzan la misma temperatura. Por ejemplo, si mezclamos agua caliente con agua fría, el calor generalmente se mueve del agua caliente al agua fría. Cuando ponemos una plancha caliente en agua fría, el calor se mueve del hierro al agua. El calor dejará de fluir cuando el hierro y el agua alcancen la misma temperatura. Cuando una enfermera coloca un termómetro en su cuerpo, el calor se mueve de
Tu cuerpo se acerca al termómetro. La transferencia de calor se detiene cuando tu cuerpo y el termómetro alcanzan la misma temperatura. Si el termómetro es de mercurio, cuando ambos alcanzan la misma temperatura, la superficie del mercurio deja de moverse. El número que aparece en la superficie del mercurio indica la temperatura corporal en ese momento.
Naturalmente, el calor se transfiere automáticamente de los objetos de alta temperatura a
objetos de baja temperatura. La transferencia de calor tiende a igualar la temperatura de los objetos que se tocan entre sí. En el siglo XVIII, los físicos sospechaban que el flujo de calor era el movimiento de un fluido, un tipo de fluido que no era visible (un fluido es una sustancia que puede fluir. Los fluidos incluyen materiales líquidos y gaseosos. El agua (líquido) incluye fluidos porque puede fluir. El aire también incluye fluidos porque puede fluir). El fluido se llama calórico. La teoría de las calorías ya no se utiliza porque, según los resultados del experimento, no se puede probar la existencia de estas calorías. En el siglo XIX, un físico inglés llamado James Prescott Joule (1818-1889) aprendió cómo calentar agua en un recipiente usando una rueda de agitación.
Basándose en los resultados del experimento, Joule realizó una comparación con el calentamiento de 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 el agitador, Joule concluyó que el calor es la 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 objetos de alta temperatura a objetos de baja temperatura, la energía se transfiere de objetos de alta temperatura a objetos de baja temperatura. La transferencia de energía se detiene cuando los objetos en contacto alcanzan la misma temperatura.
2. Unidad de calor y su equivalente mecánico
Las unidades de calor son las calorías (abreviadas como cal). Las calorías son la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 °C.o (precisamente, desde 14.5 oC a 15.5 oC). La cantidad de calor necesaria varía según la temperatura del agua. Para la misma cantidad de calor, un aumento de la temperatura del agua de 1 °Co solo ocurre entre temperaturas de 14.5 oC a 15.5 oC. Las unidades de calor se utilizan a menudo, especialmente para indicar el valor de la energía de los alimentos en kilocalorías (kcal). 1 kcal = 1000 calorías. Otros nombres de 1 kcal = 1 Caloría (letra K mayúscula). La unidad de calor para el sistema británico es Btu (unidad térmica británica). 1 Btu = la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 libra (0.45 kg) de agua en 1 °F (exactamente de 63 °F). oF a 64 oF).
El calor está relacionado con la energía, por lo que necesitamos conocer la relación entre las unidades de calor y las unidades de energía. Según los experimentos realizados por Joule y otros científicos, se sabe que un trabajo de 4.186 julios equivale a 1 caloría.
1 caloría = 4.186 julios
1 kcal = 1000 calorías = 4186 julios
1 Btu = 778 pies (0.24 km). lb = 252 calorías = 1055 julios
(1 caloría = 4.186 julios y 1 kcal = 4186, denominada equivalente mecánico del calor)
3. La ecuación del calor
Si dos objetos con diferencias de temperatura entran en contacto, el calor se transfiere de forma natural de los objetos con mayor temperatura a los de menor temperatura. La transferencia de calor cesa una vez que ambos objetos alcanzan el equilibrio térmico. La transferencia de calor provoca cambios en la temperatura de los objetos que entran en contacto. En base a esta breve explicación, se puede concluir que el calor (Q) está relacionado con el objeto y los cambios de temperatura (ΔT) del mismo, su masa (m) y su tipo.
La relación entre el calor (Q) y el cambio de temperatura (ΔT)
Cuanto mayor sea el calor, mayor será el cambio de temperatura. Se puede concluir que la cantidad de calor (Q) es proporcional al cambio de temperatura del objeto.
Q α ΔT —– Comparación 1
La relación entre el calor (Q) y la masa de los objetos (m)
La cantidad de calor (Q) es proporcional al cambio de temperatura del objeto. Cuanta más agua haya, más calor se necesitará para aumentar su temperatura.
Q α m —– Comparación 2
La relación entre el calor (Q) y el tipo de objeto (c)
El calor necesario para elevar la temperatura de un objeto es proporcional al tipo de objeto.
Q α c —– Comparación 3
Las tres comparaciones anteriores se combinan en una ecuación:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Esta es la ecuación del calor.
Descripción: Q = calor (Julios), m = masa del objeto (kg), c = calor específico (J / kg °C o K)
