Temperatura y calor

Para comenzar esta unidad debemos tener claras las diferencias entre calor (Q) y temperatura (T), debido a que estos conceptos generalmente nos llevan a errores. El primero de ellos se refiere a un intercambio de energía, muy parecido al concepto de trabajo mecánico; y el segundo tiene su explicación en la sensación de caliente o frío que tenemos al tocar una sustancia; esta propiedad nos permitedeterminar si un cuerpo esta en equilibrio térmico (igualdad de temperatura).

La clasificación de una sustancia como fría, tibia o caliente, es algo muy subjetivo, debido a que generalmente utilizamos el sentido del tacto para entregar nuestra clasificación, y esta podría variar de una persona a otra. Un ejemplo de lo anterior, es cuando una persona toma un plato de comida caliente con la manoy otra, necesita de un paño para realizar la misma tarea.

Una de las reglas para la transferencia de calor es que siempre este se transferirá del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura; este principio conocido con el nombre de equilibrio térmico, busca igualar las temperaturas de los cuerpos y es utilizado por muchos sistemas de refrigeración con el fin de regular la temperatura,como por ejemplo, el refrigerador o un aire acondicionado.

Por tanto, los términos de temperatura y calor, aunque relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo que se relaciona con la transferencia de calor de un cuerpo a otro; y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas. Por lo tanto, podemos afirmarque el calor es una forma de energía.

La transferencia de calor, necesariamente lleva consigo un aumento o disminución de temperatura, el que también provocará algunos cambios en las sustancias, como podría ser, cambios de Presión, resistencia eléctrica y la dilatación de los cuerpos. Los cambios de temperatura tienen que medirse a partir de otros cambios en las propiedades de una sustancia. Porejemplo, el termómetro de mercurio convencional mide la dilatación de una columna de mercurio en un capilar de vidrio.

Como se menciono en el párrafo anterior, el termómetro nos entrega una graduación de la temperatura, es decir, nos entrega una medida no subjetiva como lo es, el frió o caliente. Para realizar esta graduación se puede utilizar una de las tres escalas para medir temperatura, laCelsius o centígrada [C], la Fahrenheit [F] o la Kelvin, también conocida como escala termodinámica [K].

La escala oficial de temperatura para el sistema MKS es el grado Kelvin (desde 1933) en honor al científico Británico Lord Kelvin (1824-1907). Pero en la actualidad son ampliamente utilizadas las escalas Celsius y Fahrenheit, por lo que se hace necesario contar con una forma de conversión,de una unidad a otra, las que se indican a continuación.
Conversión de escalas:

ºF = ºC *(9/5) + 32
ºC = ºK - 273

En las escalas de temperaturas, se conoce como el cero absoluto al 0ºK que equivale a -273,15ºC que seria la temperatura mínima que podríamos encontrar. (se ha probado recientemente que existen temperaturas menores a los 0ºK).

Como se mide y transporta el calor

La cantidadde calor (Q) se expresa en las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en Joule. Otra unidad es la caloría y la kilocaloría, que equivale a 1.000 calorías que se emplea en nutrición. La energía mecánica se puede convertir en calor a través del rozamiento, y el trabajo mecánico necesario para producir 1 caloría se conoce como equivalente mecánico del calor. A una caloría lecorresponden 4,1855 [Joule].

Otra unidad de medida ampliamente usada en la industria, es el BTU (British Termal Units), equivalente a 251.996 [cal]

Para Transportar el calor, es decir transferencia de energía, existen tres formas básicas, las que son mostradas en la siguiente figura.

[pic]

La conducción utiliza un medio sólido para transferir calor.

- La convección utiliza un medio...