En la vida diaria decimos «hace calor» cuando la temperatura es alta, pero en física calor y temperatura son cosas distintas. La temperatura indica lo agitadas que están las partículas de un cuerpo; el calor es la energía que pasa de un cuerpo caliente a uno frío. Entenderlo explica por qué se enfría la sopa, por qué el abrigo abriga o por qué las vías del tren tienen juntas.
Objetivos
- Distinguir calor y temperatura usando la teoría cinética
- Convertir temperaturas entre las escalas Celsius y Kelvin
- Explicar el equilibrio térmico
- Reconocer las formas de propagación del calor: conducción, convección y radiación
- Describir los efectos del calor: cambios de temperatura, de estado y dilatación
1. Temperatura y calor
Temperatura: Magnitud que indica el grado de agitación de las partículas de un cuerpo: cuanto más rápido se mueven, mayor es la temperatura. Se mide con el termómetro.
Calor: Energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando están a distinta temperatura, siempre del más caliente al más frío. Se mide en julios (J) o en calorías.
2. Escalas de temperatura
| Escala | Fusión del hielo | Ebullición del agua | Unidad |
|---|---|---|---|
| Celsius | 0 °C | 100 °C | grado Celsius (°C) |
| Kelvin (SI) | 273 K | 373 K | kelvin (K) |
T (K) = t (°C) + 273
El cero absoluto (0 K = −273 °C) es la temperatura más baja posible: las partículas tendrían la mínima agitación. Por eso la escala Kelvin no tiene valores negativos.
Convertir temperaturas
- 25 °C → 25 + 273 = 298 K
- 200 K → 200 − 273 = −73 °C
3. El equilibrio térmico
Si ponemos en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el caliente cede calor al frío: el caliente se enfría y el frío se calienta, hasta que los dos alcanzan la misma temperatura. Se dice que han llegado al equilibrio térmico.
Un vaso de leche
Sacas leche de la nevera (5 °C) y la dejas en la cocina (22 °C).
- El aire de la cocina cede calor a la leche.
- La leche se calienta poco a poco.
- Al final la leche estará a unos 22 °C, la temperatura de la cocina.
4. Propagación del calor
| Forma | Cómo se transmite | Ejemplo |
|---|---|---|
| Conducción | Por contacto, de partícula a partícula, sin que la materia se desplace (sobre todo en sólidos) | El mango metálico de una sartén se calienta |
| Convección | Por el movimiento del propio fluido (líquido o gas): lo caliente sube y lo frío baja | El agua de una olla, el aire calentado por un radiador |
| Radiación | Mediante ondas electromagnéticas, incluso a través del vacío | El calor del Sol, el de una hoguera a distancia |
Los conductores térmicos (metales) transmiten bien el calor; los aislantes térmicos (madera, plástico, lana, corcho, aire quieto) lo transmiten mal. El aire atrapado en el plumón, la lana o el doble cristal de una ventana es un excelente aislante.
5. Efectos del calor
- Cambio de temperatura: el cuerpo se calienta o se enfría.
- Cambio de estado: fusión, vaporización… (a temperatura constante).
- Dilatación: casi todos los cuerpos aumentan de tamaño al calentarse y se contraen al enfriarse, porque sus partículas se agitan más y se separan.
Por la dilatación, las vías del tren, los puentes y las aceras tienen juntas de dilatación, y los cables eléctricos cuelgan más en verano. El termómetro de líquido funciona porque el líquido se dilata al calentarse.
Recuerda
- Temperatura: agitación de las partículas (termómetro). Calor: energía que pasa del cuerpo caliente al frío.
- T (K) = t (°C) + 273; 0 K es el cero absoluto.
- Dos cuerpos en contacto llegan al equilibrio térmico (misma temperatura).
- El calor se propaga por conducción, convección y radiación.
- Efectos del calor: cambio de temperatura, cambio de estado y dilatación.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.