Energía térmica, transferencia de calor y propagación del sonido

Energía térmica y temperatura

La energía cinética media de las partículas que constituyen un cuerpo se llama energía térmica. La magnitud que se relaciona con la energía térmica es la temperatura. Los termómetros son instrumentos que miden la temperatura de los cuerpos. Las escalas de temperatura más usadas son la escala Celsius y la escala Kelvin (o absoluta).

Los cuerpos de mayor temperatura transfieren energía térmica a los de menor temperatura. Se denomina calor al proceso por el que se transfiere energía entre dos cuerpos hasta alcanzar el equilibrio térmico. El calor se mide en unidades de energía: en el Sistema Internacional en julios (J).

Los cuerpos no contienen calor, sino energía interna, parte de la cual es energía térmica. El calor que se transfiere a un cuerpo no provoca un incremento de temperatura mientras tiene lugar un cambio de estado.

Procesos de transferencia de calor

El calor puede transferirse mediante tres procesos diferentes:

• Conducción: se transmite energía térmica sin transporte de materia.
• Convección: se transfiere energía térmica mediante el transporte de materia (corrientes de fluido).
• Radiación: los cuerpos emiten energía térmica que puede propagarse incluso por el vacío.

Ley de Newton y conducción

La ley de Newton del enfriamiento establece que la rapidez con que un cuerpo pierde calor por convección es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y su entorno. Por otra parte, la transferencia de calor por conducción a través de una pared aumenta con la diferencia de temperatura entre sus dos lados, con su área y con la conductividad del material, y disminuye con su grosor.

Debemos saber cómo aislar térmicamente nuestra vivienda de manera eficaz para evitar el uso excesivo de calefacción y aire acondicionado.

Sonido y ondas sonoras

Se producen sonidos audibles cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 Hz y 20 000 Hz. Una onda es una perturbación del medio que se propaga por el espacio. En una onda se propaga energía, no materia.

Las ondas sonoras consisten en una sucesión de altibajos de presión. El sonido necesita un medio material (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. El sonido se propaga por el aire a una velocidad aproximada de 343 m/s a temperatura normal (≈ 20 °C). La velocidad es, por lo general, superior en la mayoría de los sólidos y líquidos.

Reflexión del sonido

La reflexión del sonido da lugar a fenómenos como el eco y la reverberación.

Conceptos clave

• Energía térmica: energía asociada al movimiento de las partículas.
• Temperatura: magnitud que cuantifica la energía térmica promedio.
• Calor: transferencia de energía térmica entre cuerpos.
• Ondas sonoras: perturbaciones que transportan energía y requieren un medio material.

Nota: Se han corregido errores ortográficos y gramaticales y se han organizado los contenidos para facilitar la lectura sin eliminar información.