CALOR Y MATERIALES

F´ısica
Gu´ıa de Materia
Calor y materiales
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´n
Mo
II Medio

www.puntajenacional.cl

´ s Melgarejo, Vero
´ nica Saldan
˜a
Nicola
Licenciados en Ciencias Exactas, U. de Chile
Estudiantes de Licenciatura en Educaci´on, U. de Chile

1.
1.1.

Calor y materiales
Calor

El calor es la transferencia espont´
anea de energ´ıa entre dos cuerpos, originada en una diferencia de
temperatura entreellos, el cual representaremos con la letra Q. La direcci´on de transferencia de calor
es siempre del cuerpo de mayor temperatura al m´as fr´ıo. Esta transferencia neta de energ´ıa finaliza
cuando ambos cuerpos alcanzan la misma temperatura (equilibrio t´ermico). Es importante recalcar que
los cuerpos no contienen calor, el calor es energ´ıa en tr´
ansito entre cuerpos con distintas temperaturasy
una vez transferida, la ´esta deja de calentar. Los objetos poseen un conjunto de energ´ıas internas debido
a los movimientos moleculares y a las fuerzas de atracci´on entre los ´atomos. Este conjunto de energ´ıas
que s´ı posee un cuerpo se llama energ´ıa interna. Podemos decir por lo tanto que:
Energ´ıa interna corresponde a la energ´ıa que contienen las mol´eculas que forman una sustancia.
Amedida que la temperatura de una sustancia aumenta, tambi´en aumenta la agitaci´on de sus
mol´eculas y viceversa. Esta agitaci´
on molecular hace crecer la velocidad promedio y tambi´en la
energ´ıa potencial.
La variaci´
on de temperatura produce una variaci´on de la energ´ıa interna de las mol´eculas que
forman un cuerpo. Al interactuar dos cuerpos que tienen diferentes temperaturas, ´estosbuscar´
an el
equilibrio t´ermico a trav´es de la transferencia de energ´ıa a la que denominamos calor.
La unidad de medida del calor en el S.I. es el Joule [J], la misma unidad con la que se mide la energ´ıa.
Aunque no pertenece al S.I., se utiliza a la calor´ıa [cal] como unidad de calor. Su equivalencia con
el joule es la siguiente:
1[cal] = 4,18[J]
Cuando un cuerpo absorbe o emite calor, aumenta odisminuye su energ´ıa interna. Pero no necesariamente una transferencia de calor se traduce en un aumento de temperatura, ya que la
transferencia de calor a un cuerpo puede aumentar cualquier otra energ´ıa interna y no obligadamente
generar un aumento de la agitaci´
on molecular. Ejemplo de esto es que al fundir hielo, el calor agregado no
aumenta la temperatura sino que el calor aumenta otras formasde energ´ıa interna. En general, mientras
una sustancia sufre un cambio de fase, la temperatura no var´ıa.
La cantidad de calor cedido o absorbido no depende solamente de la diferencia de temperatura entre
los cuerpos, sino que la cantidad de materia es tambi´en un factor. Si se colocan dos recipientes con distinto
nivel de agua sobre una estufa, el recipiente con menor cantidad de aguaaumentar´a mas r´apidamente
su temperatura, a pesar que ambos reciben la misma cantidad de calor. Por ejemplo, un barril de agua
caliente transfiere m´
as calor a una sustancia m´as fr´ıa que una taza de agua a la misma temperatura.
Esto se debe a que hay m´
as energ´ıa interna al aumentar la cantidad de agua. Esta caracter´ıstica del calor
contrasta con la temperatura, la cual no depende del n´
umero depart´ıculas. Calor y temperatura son
conceptos distintos.

2

Desaf´ıo...
De un fog´
on se sacan un alfiler y un tornillo, ambos de acero. Cuando se dajan caer
en cantidades id´enticas de agua a la misma temperatura, ¿cu´al genera un cambio
mayor de temperatura en el agua? Respuesta

1.1.1.

Capacidad cal´
orica

Todos hemos notado que en cuando se sirve un plato de carne con pur´e, la carne seenfr´ıa m´
as
r´apido que el pur´e. De la misma manera, si tostas un pan y al mismo tiempo calientas una sopa, a los
pocos minutos el pan tostado estar´
a fr´ıo y la sopa seguir´a caliente. Podemos decir entonces que no todos
los materiales tienen la misma capacidad para absorber o ceder calor, lo que significa que hay algunas
sustancias que se enfr´ıan o calientan con mayor facilidad. La...