El Calor

CALOR

Nicolás Léonard Sadi Carnot (París, 1796-id., 1832) Ingeniero y científico francés. Describió el ciclo térmico que lleva su nombre (ciclo de Carnot), a partir del cual se deduciría el segundo principio de la termodinámica. Hijo del revolucionario Lazare Carnot, en 1812 ingresó en la École Politechnique y se graduó dos años después, en la época en que se iniciaba el declive del imperionapoleónico y los ejércitos extranjeros asediaban París. Muchos estudiantes, entre ellos Carnot, participaron en las escaramuzas que se produjeron en las afueras de la capital francesa. Tras la guerra con el Reino Unido, Francia tuvo que importar de ese país la maquinaria de vapor más avanzada de la época, lo cual reveló a Carnot lo atrasada que se encontraba Francia con respecto a los demás paísesindustrializados. Este hecho, unido a las inspiradoras conversaciones que mantuvo con el eminente científico e industrial Nicolas Clément-Desormes, lo impulsaron a centrar su actividad en el desarrollo de las máquinas movidas por vapor En su ensayo publicado en 1824 bajo el título Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego, Carnot, sin perderse en detalles técnicos, describió el cicloenergético de una máquina idealizada, cuyo rendimiento depende únicamente de las temperaturas inicial y final de la sustancia que impulsa la máquina (vapor o cualquier otro fluido), con independencia de la naturaleza de la misma. Descubrió que el calor no puede pasar de un cuerpo más frío a uno más caliente. CALOR La idea del calor como una sustancia se debe descartar. No se trata de algo que el objetoposea, sino de algo que él mismo cede o absorbe. El calor es energía en tránsito, que pasa desde un objeto de mayor temperatura a otro de menor temperatura.

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La unidad de energía del SI, el joule, es también la unidad preferida para medir el calor, puesto que éste es una forma de energía. Sin embargo, hay tres antiguas unidades que aún seconservan. Estas primeras unidades se basaron en la energía térmica requerida para producir un cambio patrón (estándar). Son la caloría, la kilocaloría y la unidad británica (British termal unit) o Btu. 1 British thermal unit (Btu) = cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 libra de agua, en 1 grado Fahrenheit. Como 1 lb = 453,6 g y 1 0F = 5/9 0C, se tendrá que: 1 Btu = 453,6 x 5/9cal = 252 cal. también se habla de kilocalorías, siendo 1 kilocaloría = 1 kcal = 1000 calorías Nota: La Caloría con mayúscula en nutrición, es una kilocaloría. CONCEPTOS - Una caloría (cal) es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua destilada de 14,5 ºC a 15,5 ºC a nivel del mar. - La capacidad calórica (C) de un cuerpo, es la relación del calor suministradocon respecto al correspondiente incremento de temperatura del cuerpo. También la podemos definir como la cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de un cuerpo. - A partir de esta definición, se observa que al agregar Q unidades de calor a una sustancia le producen un cambio de temperatura T, por lo tanto:

- El calor específico (c) de un material, es la cantidad de energíanecesaria para elevar un grado la temperatura de un gramo de masa.

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- El calor específico del agua por definición es 1 cal/g°C y en la siguiente tabla se presentan los valores para algunas sustancias:

De la definición de calor específico y capacidad calórica, se puede determinar la energía calórica Q transferida entre una sustancia de masam y los alrededores para un cambio de temperatura, como:

Observar que cuando se le agrega calor a una sustancia, Q es positivo y la temperatura aumenta. Cuando se le quita calor a una sustancia, Q es negativo y la temperatura disminuye. Nota: La unidad de calor en el sistema internacional es el Joule, pero la más utilizada es la caloría, cuya relación con la anterior es 1 cal = 4,186 J...