Energía Térmica y Temperatura: Conceptos Clave y Escalas de Medición

Energía Térmica y Temperatura: Conceptos Clave

La energía térmica es la energía que posee un cuerpo debido al movimiento de las partículas que lo componen. Si la energía térmica de un cuerpo depende del movimiento o agitación desordenada de sus partículas, el problema que se les plantea a los científicos es cómo medir dicha agitación. Para ello, introducen la magnitud física que denominamos temperatura.

¿Qué es la Temperatura?

La temperatura es la magnitud física que indica la agitación o nivel térmico de un cuerpo. Si ponemos en contacto dos cuerpos, siempre existe un paso de energía térmica del cuerpo a mayor temperatura al que está a menor temperatura, aunque este tenga una masa mayor.

Escalas de Temperatura

La temperatura se mide en kelvin (K). Sin embargo, existen otras escalas de uso común:

• Escala Celsius: Toma como valores arbitrarios las temperaturas de congelación y de ebullición del agua, 0 °C y 100 °C, respectivamente. El espacio entre ambas marcas se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales es 1 grado Celsius.
• Escala Fahrenheit: En esta escala, las mismas temperaturas toman los valores arbitrarios de 32 °F y 212 °F. El espacio se divide en 180 partes iguales.
• Escala Kelvin: Sus valores no son arbitrarios, ya que existe una situación extrema donde las partículas estarían en absoluto reposo. Ese estado se denomina cero absoluto, que equivale a -273 °C.

Calor y Equilibrio Térmico

Llamamos calor a la energía térmica que transita de forma natural entre dos sistemas materiales que están a diferente temperatura. Al ser una energía en tránsito, el calor se expresa en unidades de energía que, en el Sistema Internacional (SI), es el julio. Sin embargo, por razones históricas, se sigue utilizando una antigua unidad de calor, la caloría.

Decimos que dos cuerpos, A y B, están en equilibrio térmico si ambos están a la misma temperatura. Para que dos cuerpos alcancen el equilibrio, se ha de cumplir que el calor cedido por el cuerpo A sea igual al calor ganado por el cuerpo B.

Relación entre Calor y Temperatura

La temperatura es la magnitud física que indica el grado de agitación de las partículas que constituyen un cuerpo. Su unidad en el SI es el kelvin. El calor es una energía en tránsito entre dos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura.

Cambios de Estado

Un cuerpo puede absorber calor o ceder calor sin que ello signifique que tenga que variar su temperatura, porque los cuerpos pueden cambiar de estado de agregación al recibir calor de su entorno (cambios progresivos) o ceder calor a su entorno (cambios regresivos). Durante el cambio de estado de un cuerpo o de un sistema material, su temperatura permanece constante. Todo el calor que recibe o cede dicho cuerpo o sistema se invierte en producir el cambio de estado.

Dilatación y Contracción

Llamamos dilatación al fenómeno físico por el cual un cuerpo aumenta una, dos o tres dimensiones. El fenómeno contrario es la contracción. Los cuerpos se dilatan cuando se calientan. Cabe destacar que a 4 °C el agua ocupa menos volumen que a 0 °C, lo que representa una excepción a esta regla general.