Explorando la Termodinámica: Temperatura, Calor y Transmisión

La Temperatura

La temperatura de un cuerpo es la agitación térmica de las partículas que lo forman.

Escalas Termométricas

1. Escala Celsius o Centígrada

   Es la más usada internacionalmente. En ella se da el valor 0 a la temperatura de fusión del agua y el valor 100 a la temperatura de ebullición del agua.

2. Escala Fahrenheit

   Se usa únicamente en EEUU. En esta se da el valor 32 a la temperatura de fusión del agua y el 212 para la de ebullición.

3. Escala Kelvin o Absoluta

   Es la unidad de temperatura en el Sistema Internacional.

Los Termómetros

A partir de ellos se obtiene el valor numérico de la temperatura. Existen varios tipos que son:

1. Convencionales
2. Líquidos
3. Digitales

El Calor

Hace referencia a la energía térmica que se transfiere desde un cuerpo caliente a otro más frío. La fórmula del calor es: Q = m * c * (t2 - t1).

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el Julio (J). También hay otra llamada caloría (cal), que es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de un gramo de agua.

• 1 Julio = 0.24 cal
• 1 cal = 4.18 Julios

Transmisión del Calor

Existen diversas formas de transmisión que son:

1. Conducción

   Ocurre en los sólidos. La parte de un objeto que recibe calor incrementa la energía cinética de sus partículas y estas traspasan parte de su movimiento a las partículas vecinas. Así el calor se transmite a lo largo del objeto.

2. Convección

   Se da en los fluidos. El aumento de temperatura produce una disminución de la densidad de los fluidos de forma que tienden a ascender. Cuando las partículas se enfrían descienden. El resultado es un conjunto de movimientos circulares que distribuyen el calor por todo el fluido.

3. Radiación

   Es la única forma de transmisión de energía que no necesita materia para realizarse. Todos los cuerpos emiten calor por radiación en función de su temperatura: a mayor temperatura, mayor radiación.

Aislantes y Conductores

1. Los aislantes térmicos

   Son materiales que conducen con dificultad el calor: madera, algodón...

2. Los conductores térmicos

   Son aquellos materiales que transmiten con facilidad el calor: hierro, aluminio...

Cambios de Estado

1. Sólido-Líquido: Fusión
2. Líquido-Gas: Vaporización
3. Gas-Líquido: Condensación
4. Líquido-Sólido: Solidificación
5. Sólido-Gas: Sublimación progresiva
6. Gas-Sólido: Sublimación regresiva

Dilatación

Es el aumento de volumen de un material asociado a un incremento de la temperatura. No todas las sustancias se dilatan de igual forma, ya que tienen un distinto coeficiente de dilatación, que es el cual indica la capacidad de dilatación de un material.

Aplicaciones de la Energía Térmica

Se diferencian 2 tipos de motores térmicos que son:

1. Motor de combustión externa: Fuera del motor.
2. Motor de combustión interna: Interior del motor.

Los motores de combustión liberan a la atmósfera muchos gases que afectan a nuestra salud y al planeta. Entre ellos destacan:

1. El dióxido de carbono que produce el efecto invernadero y el calentamiento de la atmósfera.
2. Los óxidos de nitrógeno y azufre, que al mezclarse se produce lluvia ácida.

¿Qué es una Máquina Ideal?

Es aquella que puede transformar toda la energía recibida en trabajo útil con un rendimiento del 100%.

¿Qué es el Equilibrio Térmico?

Es aquél en el cual dos cuerpos (uno caliente que se enfría y uno frío se calienta) alcanzan una temperatura intermedia estable.

¿Qué es el Calor?

Es la energía térmica que se transfiere desde un cuerpo caliente a otro más frío.