Calor y temperatura

Calor y temperatura Estos conceptos suelen ser confundidos con frecuencia y por más que se buscan explicaciones para diferenciarlos resulta una tarea difícil y cuando se empiezan a encontrar algunas pistas la confusión ya va por caminos insondables. Ante la pregunta ¿qué es temperatura?, suele responderse: “es una medida del calor que hace”. O, ¿qué son las calorías?, y se responde: “¡es lo queengorda de los alimentos!” O, en verano… ¡qué calor hace! Como sabemos, el universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta por moléculas y las moléculas por átomos.

Y debido a la energía que hay en la materia, las moléculas y los átomos están en constante movimiento. El movimiento puede ser de traslación, de vibración y también de rotación. Ese movimiento de moléculas yátomos da origen a lo que llamamos energía térmica. Entonces decimos que la materia tiene energía térmica. Por otro lado, el movimiento de las moléculas y átomos determina en ellas mismas otro tipo de energía, la energía de movimiento (energía cinética). Se sabe también que las moléculas y átomos se mueven, y se mueven con velocidades y trayectorias aleatorias o al azar. Haciendo un poco de operacionesmatemáticas se podrían promediar esos valores de velocidad y hablar, también, de una energía cinética promedio de las moléculas y átomos que componen la materia. A esa medida de la energía cinética promedio de las partículas de un trozo de materia se le llama temperatura. También se puede decir que temperatura es un indicador de la energía cinética media molecular. Por ejemplo, si consideráramos aun curso con 40 alumnos encerrados en una sala de clases y los hacemos correr a todos cada uno por su cuenta, el promedio de todas las velocidades de todos los alumnos nos daría la noción de temperatura y la suma de todas las energías de movimiento que se registran nos daría la idea de energía térmica. Pero calor… ¿qué es calor? Para entender qué es calor diremos primero que existen tresmecanismos para transferir energía térmica de un cuerpo a otro. Con respecto a la energía térmica que posee la materia, los cuerpos se comportan así: Un cuerpo o ambiente de mayor temperatura transfiere energía térmica a otro cuerpo o ambiente a menor temperatura hasta que ambos quedan a la misma temperatura (equilibrio térmico). Esto también se conoce como ley cero de la termodinámica. Sigamos. Laenergía térmica va de un cuerpo a otro de tres formas diferentes: por conducción, por convección y por radiación.

Hernán Verdugo Fabiani Profesor de Matemática y Física

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Por conducción ocurre cuando hay choques moleculares, así las moléculas de mayor velocidad “contagian” a las de menor velocidad, también se puede decir que las moléculas de menor velocidad contagian a las de mayor velocidad.Esto ocurre, por ejemplo, cuando se calienta un clavo, se toma un clavo con un alicante, se coloca un extremo en una llama y se observará (no toque nada) que el resto del clavo también se calienta. En general cuando un cuerpo recibe energía térmica el conjunto de partículas componentes aumentan su velocidad media y al revés, cuando cede energía térmica reducen su velocidad. Por convección. Esta esun mecanismo que ocurre en los fluidos (líquidos y gases) y se presenta con el hecho de que masas de fluido caliente se elevan, es decir, hay flujo de masa. Así se calienta, por ejemplo, el agua en una tetera. O, lo verificamos cuando colocamos las manos arriba de una llama, directamente arriba nos podemos quemar, arriba pero a un lado de la llama no nos quemamos. Por radiación. La energía solar,por ejemplo, nos llega por radiación. En este caso, la energía térmica se transmite en forma de onda electromagnética y cuando llega a un cuerpo hace que las moléculas que reciben directamente las ondas se “contagien” y aumente con ello la velocidad de las mismas y, por lo mismo, aumente su energía térmica. Los calefactores a leña, y las estufas en general, calientan un ambiente por el...