Temperatura y Calor: Transmisión, Cambios de Estado y Aplicaciones

Definiciones de Temperatura y Calor

Temperatura: La temperatura de un cuerpo se define como la agitación térmica de las partículas que lo componen.

Calor: El calor es una forma de transmisión de energía que ocurre cuando hay una diferencia de temperatura entre dos cuerpos o entre distintas partes de un mismo cuerpo.

Formas de Transmisión del Calor

Conducción

La conducción ocurre principalmente en sólidos. Cuando una parte de un objeto recibe calor, aumenta la energía cinética de sus partículas. De esta manera, el calor se transmite a lo largo de todo el objeto.

Convección

La convección se produce en fluidos (líquidos y gases). El aumento de temperatura causa una disminución de la densidad del fluido, haciendo que este ascienda. El resultado es un conjunto de movimientos circulares (corrientes de convección) que distribuyen el calor por todo el fluido.

Radiación

La radiación es la única forma de transmisión de energía que no requiere materia para propagarse. Todos los cuerpos emiten calor por radiación. El sol, por ejemplo, propaga calor a través del espacio vacío. La cantidad de radiación térmica emitida por un cuerpo es proporcional a su temperatura: a mayor temperatura, mayor calor irradiado.

Cambios de Estado

El paso de sólido a líquido y viceversa (fusión y solidificación) presenta la siguiente característica:

• Tanto la fusión como la solidificación se producen a una temperatura constante, denominada temperatura de fusión o punto de fusión.

Tipos de cambios de estado:

• De sólido a líquido: Fusión
• De líquido a sólido: Solidificación
• De líquido a gaseoso: Vaporización
• De gaseoso a líquido: Condensación
• De sólido a gaseoso: Sublimación
• De gaseoso a sólido: Sublimación inversa

El paso de líquido a gas (vaporización) siempre requiere energía. Por el contrario, el paso de gas a líquido (condensación) es un proceso que libera energía.

La ebullición (un tipo de vaporización) presenta esta característica:

• Se produce a una temperatura constante denominada temperatura de ebullición o punto de ebullición.

Aplicaciones de la Energía Térmica: Motores de Combustión

Motor de Combustión Externa

En el motor de combustión externa, la combustión o fuente de calor se produce fuera del motor, típicamente en una caldera. Un ejemplo clásico es la máquina de vapor, fundamental en la Revolución Industrial y el transporte marítimo del siglo XIX.

Motor de Combustión Interna

En el motor de combustión interna, el combustible genera la energía térmica dentro del propio motor. Este tipo de motor es el más utilizado en la actualidad y es el que se encuentra en la mayoría de los automóviles.