Calor_y_Cambios_de_Estado
Páginas: 82 (20461 palabras)
Publicado: 19 de septiembre de 2015
CAPÍTULO
11
calor
11.1 Definición y unidades de calor
368
11.2 Calor específico
y calorimetría
370
11.3 Cambios de fase
y calor latente
374
11.4 Transferencia
de calor
379
HECHOS DE FÍSICA
• Con una temperatura en la piel de 34°C
(93.2°F), una persona sentada en una habitación a 23°C (73.4°F) perderá unos 100 J
de calor por segundo, una salida de energía equivalente aproximadamente ala de
una bombilla de luz de 100 W. Por ello una
habitación cerrada llena de gente tiende a
calentarse.
• Un par de pulgadas de fibra de vidrio en el
ático logra evitar la pérdida de calor hasta
en un 90% (véase el ejemplo 11.7).
• Si la Tierra no tuviera atmósfera (ni tampoco
efecto invernadero), su temperatura superficial promedio sería de 30ЊC (86ЊF) más baja
de lo que es actualmente. Esoprovocaría que
el agua líquida se congelara y que la vida tal
como la conocemos ahora se extinguiera.
• La mayoría de los metales son excelentes
conductores térmicos. Sin embargo, el hierro
y el acero son conductores relativamente deficientes; conducen apenas el 12% de lo que
conduce el cobre.
• El poliestireno es uno de los mejores aislantes térmicos. Conduce sólo el 25% en comparación con la lana encondiciones similares.
• Durante una carrera en un día caluroso, un ciclista profesional evapora tanto como siete
litros de agua en tres horas al liberarse del
calor generado por esta vigorosa actividad.
E
l calor es fundamental para nuestra existencia. Nuestro cuerpo debe equilibrar con delicadeza las pérdidas y ganancias de calor para mantenerse dentro del estrecho rango de temperaturas que lavida requiere. Estos equilibrios
térmicos son delicados, y cualquier perturbación podría originar graves consecuencias. En una persona, una enfermedad puede alterar el equilibrio térmico y
producir escalofríos o fiebre.
Para mantener nuestra salud, nos ejercitamos haciendo trabajo mecánico como levantar pesas o practicar el ciclismo, entre otras actividades. Nuestro cuerpo
convierte la energía(potencial química) de los alimentos en trabajo mecánico; sin
embargo, este proceso no es perfecto. Esto es, el cuerpo no puede convertir toda la
energía de los alimentos en trabajo mecánico —de hecho, sería menos del 20%, dependiendo de qué grupos de músculos realicen el trabajo—. El resto se convierte
en calor. Los músculos de las piernas son los más grandes y más eficientes al efectuar trabajomecánico; por ejemplo, montar bicicleta y correr son procesos relativamente eficientes. Los músculos de los brazos y de los hombros son menos eficientes;
por eso, remover la nieve con una pala es un ejercicio de baja eficiencia. El cuerpo
debe tener mecanismos especiales de enfriamiento para deshacerse del exceso de
calor generado durante el ejercicio intenso. El mecanismo más eficiente para ello esla transpiración o la evaporación del agua. Los corredores de maratón tratan de inducir el enfriamiento y la evaporación echándose agua sobre la cabeza.
En una escala mayor, el calor es muy importante para el ecosistema de nuestro
planeta. La temperatura promedio de la Tierra, tan vital para nuestro entorno y la
supervivencia de los organismos que lo habitan, se mantiene gracias a un equilibrio porintercambio de calor. Diariamente nos calienta la gran cantidad de energía
del Sol que llega a la atmósfera y a la superficie terrestres. Los científicos están
preocupados porque una acumulación de gases “de invernadero” —un producto
de nuestra sociedad industrial— en la atmósfera eleve considerablemente la temperatura promedio del planeta. Un cambio así podría tener un efecto negativo sobretodos los seres vivos.
367
368
CAPÍTULO 11 Calor
En un nivel más práctico, la mayoría de nosotros sabe que hay que tener mucho
cuidado al tomar un objeto que haya estado recientemente en contacto con una flama
o con otra fuente de calor. Aunque el fondo de cobre de una cacerola de acero sobre la
estufa quizás esté muy caliente, el asa de acero de la cacerola sólo estará cálida al tacto.
En...
11
calor
11.1 Definición y unidades de calor
368
11.2 Calor específico
y calorimetría
370
11.3 Cambios de fase
y calor latente
374
11.4 Transferencia
de calor
379
HECHOS DE FÍSICA
• Con una temperatura en la piel de 34°C
(93.2°F), una persona sentada en una habitación a 23°C (73.4°F) perderá unos 100 J
de calor por segundo, una salida de energía equivalente aproximadamente ala de
una bombilla de luz de 100 W. Por ello una
habitación cerrada llena de gente tiende a
calentarse.
• Un par de pulgadas de fibra de vidrio en el
ático logra evitar la pérdida de calor hasta
en un 90% (véase el ejemplo 11.7).
• Si la Tierra no tuviera atmósfera (ni tampoco
efecto invernadero), su temperatura superficial promedio sería de 30ЊC (86ЊF) más baja
de lo que es actualmente. Esoprovocaría que
el agua líquida se congelara y que la vida tal
como la conocemos ahora se extinguiera.
• La mayoría de los metales son excelentes
conductores térmicos. Sin embargo, el hierro
y el acero son conductores relativamente deficientes; conducen apenas el 12% de lo que
conduce el cobre.
• El poliestireno es uno de los mejores aislantes térmicos. Conduce sólo el 25% en comparación con la lana encondiciones similares.
• Durante una carrera en un día caluroso, un ciclista profesional evapora tanto como siete
litros de agua en tres horas al liberarse del
calor generado por esta vigorosa actividad.
E
l calor es fundamental para nuestra existencia. Nuestro cuerpo debe equilibrar con delicadeza las pérdidas y ganancias de calor para mantenerse dentro del estrecho rango de temperaturas que lavida requiere. Estos equilibrios
térmicos son delicados, y cualquier perturbación podría originar graves consecuencias. En una persona, una enfermedad puede alterar el equilibrio térmico y
producir escalofríos o fiebre.
Para mantener nuestra salud, nos ejercitamos haciendo trabajo mecánico como levantar pesas o practicar el ciclismo, entre otras actividades. Nuestro cuerpo
convierte la energía(potencial química) de los alimentos en trabajo mecánico; sin
embargo, este proceso no es perfecto. Esto es, el cuerpo no puede convertir toda la
energía de los alimentos en trabajo mecánico —de hecho, sería menos del 20%, dependiendo de qué grupos de músculos realicen el trabajo—. El resto se convierte
en calor. Los músculos de las piernas son los más grandes y más eficientes al efectuar trabajomecánico; por ejemplo, montar bicicleta y correr son procesos relativamente eficientes. Los músculos de los brazos y de los hombros son menos eficientes;
por eso, remover la nieve con una pala es un ejercicio de baja eficiencia. El cuerpo
debe tener mecanismos especiales de enfriamiento para deshacerse del exceso de
calor generado durante el ejercicio intenso. El mecanismo más eficiente para ello esla transpiración o la evaporación del agua. Los corredores de maratón tratan de inducir el enfriamiento y la evaporación echándose agua sobre la cabeza.
En una escala mayor, el calor es muy importante para el ecosistema de nuestro
planeta. La temperatura promedio de la Tierra, tan vital para nuestro entorno y la
supervivencia de los organismos que lo habitan, se mantiene gracias a un equilibrio porintercambio de calor. Diariamente nos calienta la gran cantidad de energía
del Sol que llega a la atmósfera y a la superficie terrestres. Los científicos están
preocupados porque una acumulación de gases “de invernadero” —un producto
de nuestra sociedad industrial— en la atmósfera eleve considerablemente la temperatura promedio del planeta. Un cambio así podría tener un efecto negativo sobretodos los seres vivos.
367
368
CAPÍTULO 11 Calor
En un nivel más práctico, la mayoría de nosotros sabe que hay que tener mucho
cuidado al tomar un objeto que haya estado recientemente en contacto con una flama
o con otra fuente de calor. Aunque el fondo de cobre de una cacerola de acero sobre la
estufa quizás esté muy caliente, el asa de acero de la cacerola sólo estará cálida al tacto.
En...
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