Equilibrio térmico, escalas de temperatura y transferencia de calor

Resumen

El documento repasa los conceptos básicos de termofísica: equilibrio térmico, diferencia entre temperatura y calor, y los modelos cinético-corpuscular y de energía de la materia. Incluye las fórmulas para convertir entre las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin, y explica los efectos del calor sobre los cuerpos. También describe los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación.

Puntos clave

Equilibrio térmico: dos cuerpos en contacto igualan su temperatura.
Temperatura: magnitud medible relacionada con la energía térmica; calor: transferencia de energía térmica entre cuerpos a distinta temperatura.
La energía térmica es la suma de las energías cinéticas de todas las partículas de un cuerpo; la temperatura mide la energía cinética media.
Conversiones: F = 1.8·C + 32; K = C + 273; C = K − 273.
El calor provoca cambio de temperatura, dilatación o contracción y cambio de estado.
Calor latente: energía que debe ganar o perder 1 kg de sustancia para cambiar de estado.
Mecanismos de transferencia de calor: conducción (choques entre partículas), convección (movimiento de fluidos) y radiación (ondas electromagnéticas).

Ponte a prueba

Equilibrio Térmico y Conceptos de Termodinámica

Equilibrio térmico: cuando dos cuerpos entran en contacto, sus temperaturas varían hasta que alcanzan el mismo valor. Decimos, entonces, que estos cuerpos han alcanzado el equilibrio térmico.

Fórmulas de Conversión de Temperatura y Energía

De Celsius a Fahrenheit: F = 1.8 · C + 32
De Celsius a Kelvin: K = C + 273
De Fahrenheit a Celsius: C = (F - 32) / 1.8
De Fahrenheit a Kelvin: K = (F - 32) / 1.8 + 273
De Kelvin a Fahrenheit: F = (K - 273) · 1.8 + 32
De Kelvin a Celsius: C = K - 273
Energía cinética (Ec): un medio de la masa por la velocidad al cuadrado.
Media ponderada: (T1 · V1 + T2 · V2) / (V1 + V2)
Equivalencia: 1 cal = 4.184 J

Definiciones Fundamentales: Temperatura y Calor

La temperatura es una propiedad de los cuerpos, una magnitud que podemos medir y que está relacionada con su energía térmica. El calor, en cambio, es un proceso por el que la energía térmica de un cuerpo se transfiere a otros cuerpos que están a menor temperatura.

Modelos de la Materia

Según el modelo cinético-corpuscular: toda la materia está formada por partículas en movimiento continuo.
Según el modelo de energía: las partículas tienen energía cinética por el simple hecho de estar en movimiento.

La Energía Térmica

La energía térmica de un cuerpo es la suma de las energías cinéticas de todas y cada una de las partículas que lo constituyen. La energía térmica de un cuerpo depende de la cantidad de partículas y de la velocidad de las mismas.

La temperatura de un cuerpo es una medida de la energía cinética media de todas sus partículas.

Escalas y Efectos del Calor en la Materia

Una escala de temperatura es un sistema de referencia definido en torno a dos temperaturas a las que se asignan unos valores numéricos concretos.

Efectos del calor sobre los cuerpos:

Cambio de temperatura.
Dilatación o contracción.
Cambio de estado.

La dilatación térmica es el aumento de volumen de un cuerpo causado por el aumento de energía cinética en sus partículas. La contracción térmica es la disminución de volumen de un cuerpo causada por la pérdida de energía cinética en sus partículas.

El calor latente de una sustancia es la cantidad de energía térmica que debe ganar o perder 1 kg de dicho material para cambiar de estado.

Mecanismos de Transferencia de Calor

Existen tres formas de calor: conducción, convección y radiación.

La conducción: es el mecanismo de transferencia de energía térmica que se produce a través de los choques entre partículas.
- Un material aislante dificulta la transferencia de energía térmica por conducción.
- Un material conductor, en cambio, facilita la transferencia de energía térmica por conducción.
La convección: es el proceso de transferencia de energía térmica que se produce gracias al movimiento colectivo y organizado de las partículas en un líquido o gas.
La radiación: es el proceso de transferencia de energía térmica mediante ondas electromagnéticas.

El sensor térmico es un cuerpo del que se sabe...

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre temperatura y calor?

La temperatura es una propiedad de los cuerpos relacionada con su energía térmica y se puede medir. El calor es el proceso por el que la energía térmica pasa de un cuerpo a otro que está a menor temperatura.

¿Cómo se convierte una temperatura de Celsius a Kelvin?

Se suma 273 a la temperatura en grados Celsius: K = C + 273.

¿Cuáles son las formas de transferencia de calor?

Existen tres: conducción, que se produce por choques entre partículas; convección, por el movimiento de partículas en un líquido o gas; y radiación, mediante ondas electromagnéticas.