Material: Definición de calor, condutividade térmica, capacidade calorífica
Tomaches algunha vez té xeado, leite xeado, xarope xeado, etc.? Pois ben, ao facer té xeado, normalmente mesturamos auga quente ou morna nun vaso con cubos de xeo. A auga quente ou morna ten unha temperatura máis alta, mentres que os cubos de xeo teñen unha temperatura máis baixa. Despois de tocarse un intre, a mestura de cubos de xeo e té quente convértese en té xeado (a mestura de cubos de xeo e té quente alcanzou a mesma temperatura). O mesmo proceso ocorre cando mesturamos auga quente con auga fría. Despois de tocarse, a auga quente e a auga fría convértense en auga morna (a mestura de auga quente e auga fría alcanzou a mesma temperatura). Por que poden estes obxectos alcanzar a mesma temperatura despois de tocarse?
Definición de calor
Cando obxectos con diferentes temperaturas entran en contacto entre si, prodúcese unha transferencia de calor, a miúdo chamada calor, desde o obxecto coa temperatura máis alta ao obxecto coa temperatura máis baixa. Esta transferencia de calor detense unha vez que os obxectos en contacto alcanzan a mesma temperatura. Por exemplo, se mesturamos auga quente con auga fría, a calor adoita verse da auga quente á auga fría. Cando poñemos un ferro quente en auga fría, a calor móvese do ferro máis quente á auga. O fluxo de calor detense unha vez que o ferro e a auga alcanzan a mesma temperatura. Cando un médico ou unha enfermeira coloca un termómetro no teu corpo, a calor móvese do teu corpo ao termómetro. Esta transferencia de calor detense unha vez que o teu corpo e o termómetro alcanzan a mesma temperatura. Se o termómetro utilizado é un termómetro de mercurio, cando o teu corpo e o termómetro alcanzan a mesma temperatura, a superficie do mercurio deixa de moverse. O número que se mostra na superficie do mercurio é a temperatura do teu corpo nese momento.
Naturalmente, a calor móvese de forma natural dos obxectos con alta temperatura aos obxectos con baixa temperatura. A transferencia de calor tende a igualar as temperaturas dos obxectos en contacto entre si. No século XVIII, os físicos sospeitaban que o fluxo de calor era o movemento dun fluído, un tipo de fluído invisible (os fluídos son substancias que poden fluír. Os fluídos inclúen líquidos e gases. A auga (un líquido) é un fluído porque pode fluír. O aire tamén é un fluído porque pode fluír). Este fluído foi chamado calórico . A teoría do calórico xa non se usa porque, baseándose en resultados experimentais, non se pode demostrar a existencia deste calórico.
No século XIX, un físico inglés chamado James Prescott Joule (1818-1889) estudou como quentar auga nun recipiente usando unha roda axitadora. Baseándose nos resultados do seu experimento, Joule fixo unha comparación coa auga quentada polo lume. Cando unha chama e un recipiente que contén auga entran en contacto, a calor móvese do lume (alta temperatura) á auga (baixa temperatura). Despois de facer unha comparación entre o aumento da temperatura da auga debido ao contacto co lume e o aumento da temperatura da auga debido ao traballo realizado polo axitador, Joule concluíu que a calor é enerxía que se move dun obxecto de alta temperatura a un obxecto de baixa temperatura. A calor non é enerxía (a calor non é un tipo específico de enerxía, como a enerxía cinética, a enerxía potencial, a enerxía química, etc.) . A calor é enerxía que se move debido ás diferenzas de temperatura . Entón, cando a calor flúe dun obxecto de alta temperatura a un obxecto de baixa temperatura, a enerxía en realidade móvese do obxecto de alta temperatura ao obxecto de baixa temperatura. A transferencia de enerxía detense unha vez que os obxectos en contacto alcanzan a mesma temperatura ou equilibrio térmico.
Condutividade térmica
Por que a maioría dos utensilios de cociña están feitos de aluminio? Supoñamos que a túa man esquerda sostén un ferro, a túa man dereita sostén un vaso e, a continuación, o ferro e o vaso se tocan co lume. Quenta máis a túa man esquerda ou a dereita? Estas preguntas, e quizais outras que poidas facer, están relacionadas coa condutividade térmica dun obxecto. A condutividade térmica dun obxecto é a capacidade dun obxecto para transferir calor a través del. Os obxectos cunha alta condutividade térmica (k) son bos condutores da calor (bos condutores térmicos). Pola contra, os obxectos con baixa condutividade térmica son malos condutores da calor (malos condutores térmicos).
Capacidade calorífica
A capacidade calorífica (C) é a cantidade de calor necesaria para elevar a temperatura dun obxecto enteiro nun grao. A fórmula para a capacidade calorífica é:
C = mc²
Información: C = capacidade calorífica, m = masa do obxecto, c = calor específica do obxecto.
