Fundamentos del Calor: Transferencia, Propiedades y Efectos Térmicos

El Calor como Forma de Energía

El calor es una forma de energía y, por consiguiente, su unidad en el Sistema Internacional es el julio (J). También hay otra unidad muy utilizada llamada caloría (cal). Las equivalencias son las siguientes:

• 1 julio (J) = 0,24 calorías (cal)
• 1 caloría (cal) = 4,18 julios (J)

El calor se define como la energía térmica que se desplaza entre distintos puntos.

Mecanismos de Transferencia de Calor

Conducción

Este fenómeno ocurre principalmente en los sólidos. La parte de un objeto que recibe calor aumenta la energía cinética de sus partículas y estas traspasan parte de su movimiento a las partículas vecinas. Se utiliza, por ejemplo, para cocer alimentos sobre una llama.

Convección

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

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. El Sol propaga calor a través del espacio vacío.

Materiales y su Comportamiento Térmico

Los Aislantes Térmicos

Son materiales que conducen con dificultad el calor. Sus partículas ocupan posiciones muy fijas y se hace muy difícil la transmisión de energía. Ejemplos: madera, algodón, plásticos, entre otros.

Los Conductores Térmicos

Son aquellos materiales que transmiten con facilidad el calor. Todos poseen partículas capaces de desplazarse a lo largo del cuerpo transfiriendo su energía.

Efectos del Calor en los Cuerpos

Un cuerpo, al recibir calor, puede reaccionar de distintas formas: con un cambio de temperatura, con un cambio de estado o con una dilatación.

Cambios de Temperatura

Transferir calor a un cuerpo se traduce en un aumento de temperatura. Este proceso depende de dos factores fundamentales:

• La masa de las sustancias: A mayor masa, más calor se requiere para elevar la temperatura hasta un determinado valor.
• El tipo de sustancia: Cada material tiene una propiedad llamada calor específico, que nos informa de la cantidad de energía necesaria para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 kg de dicha sustancia. A mayor calor específico, más energía se necesita para cambiar la temperatura de un cuerpo.