Principios Fundamentales de Calor, Temperatura y Dilatación Térmica

Conceptos Fundamentales de la Termodinámica

Exploramos los principios básicos que rigen la energía, el calor y la temperatura, elementos clave para comprender cómo interactúan los cuerpos a nivel térmico.

Energía Térmica y Calor

• La energía térmica es la que tiene un cuerpo debido al movimiento de las partículas que lo forman.
• El calor es la transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro cuando ambos cuerpos están a diferente temperatura.

Temperatura y Equilibrio Térmico

• La temperatura es una magnitud que indica el grado de movimiento de las partículas de un cuerpo. Se mide mediante un termómetro.
• El equilibrio térmico es el estado que se alcanza cuando las temperaturas de dos cuerpos, que inicialmente eran distintas, se igualan. Por ello, la agitación térmica en las partículas de ambos cuerpos pasa a ser la misma.

La Dilatación de los Cuerpos por Efecto del Calor

La dilatación es el aumento de las dimensiones de un cuerpo por efecto del calor. Este fenómeno varía significativamente según el estado de la materia.

Dilatación en Gases, Líquidos y Sólidos

• Los gases se dilatan, con diferencia de los líquidos y sólidos. Sus partículas son muy débiles y, por ello, estas se separan más al aumentar la temperatura.
• Los líquidos se dilatan menos que los gases y más que los sólidos.
• La dilatación de los sólidos tiene lugar en sus tres dimensiones, aunque se dilata más aquella dimensión que predomina sobre las otras.

Transferencia de Calor y Cambios de Estado

Comprender cómo se transfiere el calor y cómo afecta a los cambios de estado es fundamental en la física térmica.

Calor Latente y Capacidad Térmica

El calor latente de fusión es el necesario para que un sólido pase a estado líquido, y el calor latente de vaporización es el necesario para que un líquido pase a estado gaseoso. Cada sustancia presenta calores latentes distintos a los de las demás sustancias.

Para que dos líquidos distintos alcancen la misma temperatura, el calor que hay que suministrar depende del tipo de sustancia que se quiere calentar.

Mecanismos de Propagación del Calor

El calor se propaga cuando pasa de un cuerpo caliente a otro cuerpo frío. Los principales mecanismos son:

• Conducción: Las partículas del cuerpo caliente con mayor energía cinética transmiten parte de su agitación a las partículas de la sustancia conductora con la que están en contacto. Esta agitación pasa de unas partículas a las vecinas.
• Convección: Las capas de líquido de la parte cercana al fuego se calientan y aumentan su volumen, con lo que disminuye la densidad de esa zona del líquido. Por ello, dicha zona del líquido asciende, desplazando el líquido frío hacia abajo.
• Radiación: Es una forma de transmisión de energía que se produce desde la superficie de los cuerpos a través del vacío o de un medio material en forma de ondas electromagnéticas.