El calor

EL CALOR
El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía.
El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional su unidad es el julio (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es la caloría(cal). La equivalencia es:
1 cal = 4,184 J  ó  1 J = 0,24 cal
Ejemplos en la vida cotidiana
1. Al calentar, por ejemplo, agua en un recipiente, la parte del fondo se calienta antes, se hace menos densa y sube, bajando el agua de la superficie que está más fría y así se genera un proceso cíclico.
2. El termómetro, en contacto con el cuerpo, llegará al equilibrio térmico con él.
3. Lascorrientes oceánicas y la lava de los volcanes.
4. Los objetos oscuros, expuestos al sol, transforman la energía de esa radiación en calor.
5. La radiación es luz (hay luces que podemos ver, luz visible y otras que no como los rayos X,
infrarrojos, ultravioletas...).
En la convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia.
Ejemplo Matemático:
¿Con qué rapidez fluye el calorpor un alambre de cobre de 3 metros de largo y de 1 cm de diámetro cuando entre sus extremos existe una diferencia de temperatura de 100° C?
Solución:
Tenemos,
L = 3 m 
S = p(0,005 m)2 = 0,0000785 m2 
DT = 100 °C 
C = 98,8 
Reemplazando los valores en la expresión anteriormente vista se obtiene que:
= 0,26 ;
es decir, por una sección del alambre pasan 0,26 calorías en cada segundo.Medida del calor (Conservación del calor)
De acuerdo con el principio de conservación de la energía, suponiendo que no existen pérdidas, cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el calor tomado por uno de ellos ha de ser igual en cantidad al calor cedido por el otro. Para todo proceso de transferencia calorífica que se realice entre dos cuerpos puede escribirse entonces laecuación:

Q1 = - Q2
en donde el signo - indica que en un cuerpo el calor se cede, mientras que en el otro se toma. Recurriendo a la ecuación calorimétrica, la igualdad anterior puede escribirse en la forma:

m1 · c1 · (Te - T1) = -m2 · c2 · (Te - T2) ecuación (8.9)

donde el subíndice 1 hace referencia al cuerpo frío y el subíndice 2 al caliente. La temperatura Te en el equilibrio serásuperior a T1 e inferior a T2.

La anterior ecuación indica que si se conocen los valores del calor específico, midiendo temperaturas y masas, es posible determinar cantidades de calor. El aparato que se utiliza para ello se denomina calorímetro. Un calorímetro ordinario consta de un recipiente de vidrio aislado térmicamente del exterior por un material apropiado. Una tapa cierra el conjunto y dospequeños orificios realizados sobre ella dan paso al termómetro y al agitador, los cuales se sumergen en un líquido llamado calorimétrico, que es generalmente agua.

Cuando un cuerpo a diferente temperatura que la del agua se sumerge en ella y se cierra el calorímetro, se produce una cesión de calor entre ambos hasta que se alcanza el equilibrio térmico. El termómetro permite leer lastemperaturas inicial y final del agua y con un ligero movimiento del agitador se consigue una temperatura uniforme. Conociendo el calor específico y la masa del agua utilizada, mediante la ecuación calorimétrica se puede determinar la cantidad de calor cedida o absorbida por el agua.

En este tipo de medidas han de tomarse las debidas precauciones para que el intercambio de calor en el calorímetro serealice en condiciones de suficiente aislamiento térmico. Si las pérdidas son considerables no será posible aplicar la ecuación de conservación Q1 = - Q2 y si ésta se utiliza los resultados estarán afectados de un importante error.

La ecuación (8.9) puede aplicarse únicamente a aquellos casos en los cuales el calentamiento o el enfriamiento del cuerpo problema no lleva consigo cambios de estado...