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Cuando una olla de agua fría se pone sobre la cocina, la temperatura del agua aumenta. Se dice que el calor “fluye” del quemador caliente hacia el agua fría.
Cuando dos objetos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el calor fluye espontáneamente del más caliente al más frío. El flujo espontáneo de calor es en la dirección que tiende a igualar latemperatura.
Si los dos objetos se mantienen en contacto el tiempo suficiente para que sus temperaturas se igualen, se dice que los objetos están en equilibrio térmico, y a partir de entonces ya no existirá más flujo de calor entre ellos.
Por ejemplo, cuando se coloca por primera vez un termómetro clínico en la boca de una persona, el calor fluye de la boca al termómetro. Cuando este últimoalcanza la misma temperatura que el interior de la boca, el termómetro y la boca están en equilibrio, y ya no fluye más calor.
El Calor como Energía
El término “calor” con frecuencia se usa de manera inconsistente, es decir, comúnmente se habla del flujo de calor donde el calor fluye del quemador de una estufa a una olla de sopa, del Sol a la Tierra, de la boca de una persona al termómetro. Elcalor fluye espontáneamente de un objeto con mayor temperatura hacia otro con menor temperatura. Sin embargo, el fluido calórico nunca pudo detectarse. En el siglo XIX se encontró que los diversos fenómenos asociados con el calor se podían describir de manera consistente mediante un nuevo modelo que concebía al calor como similar al trabajo.
Una unidad común para el calor, todavía en uso en laactualidad, se llama caloría (cal) y se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. Con más frecuencia que la caloría, se usa la kilocaloría (kcal), la cual equivale a 1000 calorías. Así que 1 kcal es el calor necesario para elevar la temperatura de 1 kg de agua en 1c°.
Por lo general, una kilocaloría se llama Caloría, y esta Caloríase usa para especificar el valor energético de los alimentos.
Varios científicos del siglo XIX aceptaron la idea de que el calor estaba relacionado con la transferencia de energía; entre ellos destaca un cervecero inglés, James Prescott Joule (1818-1889). Quien realizó varios experimentos (algunos de los cuales implicaban energía eléctrica), donde determinó que una cantidad dada de trabajorealizado siempre era equivalente a una cantidad particular de entrada de calor.
En términos cuantitativos, se encontró que 4.186 joules (J) de trabajo eran equivalentes a 1 caloría (cal) de calor. Esto se conoce como el equivalente mecánico del calor:
Como resultado de éstos y otros experimentos, los científicos, lejos de interpretar el calor como una sustancia o como una forma de energía,determinaron que el calor se refiere a una transferencia de energía: cuando el calor fluye de un objeto caliente a uno más frío, es energía lo que se transfiere del objeto caliente al frío.
Por lo tanto, el calor es energía transferida de un objeto a otro debido a una diferencia en temperatura. En unidades del SI, la unidad para calor, como para cualquier forma de energía, es el joule. No obstante,todavía se utilizan las calorías y kcal. En la actualidad, la caloría se define en términos del joule (mediante el equivalente mecánico del calor que se acaba de precisar) y no en términos de las propiedades del agua, como se mencionó anteriormente.
El resultado de Joule fue crucial porque extendió el principio trabajo-energía para incluir procesos que implicaban calor; también condujo alestablecimiento de la ley de la conservación de la energía.
Energía Interna
Distinción entre temperatura, calor y energía interna
La temperatura (en kelvin) es una medida del promedio de energía cinética de moléculas individuales.
La energía interna se refiere a la energía total de las moléculas dentro del objeto.
(Así, dos lingotes de hierro calientes de igual masa pueden tener la misma...
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