El Calor

El calor es energía en tránsito que se reconoce sólo cuando se cruza la frontera de un sistema termodinámico. Una vez dentro del sistema, o en los alrededores, si la transferencia es de adentro hacia afuera, el calor transferido se vuelve parte de la energía interna del sistema o de los alrededores, según su caso. 

Las partículas de los cuerpos no están en reposo sino que se encuentran en constante agitación. Como consecuencia de esta agitación, los cuerpos poseen una determinada energía térmica. La temperatura es un indicador de la energía térmica que tienen los cuerpos.

Podemos decir que, a mayor temperatura, mayor energía de este tipo. Pues bien, los cuerpos y sistemas pueden intercambiar energía térmica. Esta energía térmica intercambiada se le denomina calor. También se denomina calor al propio proceso de transferencia de energía. }

"El calor es la energía intercambiada entre un cuerpo y su entorno por el hecho de encontrarse a distinta temperatura. El calor, como el trabajo, es energía en tránsito, por lo que se puede entender también como un método para transferir energía"

¿Dónde se presenta el calor?

• Al planchar la ropa

• Al servir comida en un plato

• Al derretirse chocolate en la mano

Calor Y Cambios De Estado De Agregación De La Materia

Otro efecto del calor sobre los cuerpos, junto con el cambio de temperatura, es el cambio en el estado de agregación de la materia. Recuerda que la materia se encuentra fundamentalmente en uno de estados de agregación posibles: solido, líquido y gaseoso.

Fenómenos Relacionados Con El Calor

el cuerpo intercambia calor con su entorno: si el cuerpo no puede absorber o ceder calor, permanecerá en el mismo estado.

El cambio de estado es un proceso térmicamente reversible, es decir, la cantidad de calor absorbida en la transformación directa (proceso endotérmico) es exactamente igual a la cantidad cedida en la transformación inversa (proceso exotérmico).

EJ:  Para pasar de hielo a agua liquida se necesita suministrar el mismo calor que se desprende cuando se pasa de agua liquida a hielo. 

Formula Del Calor 

Q= m.Ce.(Tf-Ti)

m= masa

Ce= calor especifico 

Ti= temperatura inicial

Tf= temperatura final

Tf'-Ti= ΔT (variación de temperatura).


Transmisión del calor

Es el proceso de propagación del calor en distintos medios. Se produce siempre que existe un gradiente térmico o cuando dos sistemas con diferentes temperaturas, se ponen en contacto. Esta propagación, también se puede realizar en un solo medio.

Sabemos de esta transferencia, no porque la vemos sino por los cambios que se producen en el o los sistemas. Se reconocen tres modos distintos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. 

Conducción: Es el proceso mediante el cual se transfiere el calor de un cuerpo con mayor temperatura a un cuerpo con menor temperatura. Es una transmisión directa debido a que debe haber contacto para que se dé esta transferencia.

Ejemplos:  

☼ Cuando el cubo de hielo (menor temperatura) hace contacto con el líquido caliente (mayor temperatura). El líquido le transfiere calor al hielo, el cual se derrite debido a la sobrecarga de energía y la bebida se va enfriando; por otra parte, si una persona toma el vaso con toda la palma, esta se calentará, debido a que el líquido le transmite calor al vaso donde se encuentra contenido y este lo transmitirá a cualquier medio con el cual entre en contacto, en este caso, la mano.

 

☼  La compresa térmica, la cual contiene un gradiente térmico superior a la piel humana, le transfiere calor a la zona donde se coloque; allí hay un contacto directo, por lo que es conducción y el dolor que se padezca irá disminuyendo (ya que ayuda a aflojar el músculo y mejorar el flujo sanguíneo). 

☼ La plancha produce energía la cual se transfiere en forma de calor a la prenda que se esté planchando (de manera directa) y por ende, se eliminan las arrugas, ya que el calor ayuda a ablandar.

☼ Caminar en la playa, debido a que la arena ya está caliente debido a los rayos de sol (esto es otra forma de transmisión), entonces, los pies al entrar en contacto con esta, se "queman" y en algunas ocasiones toca encontrar la sombra, para reposar. 

Convección: Es la transmisión de calor basada en el movimiento real de las moléculas de una sustancia; aquí interviene un fluido que puede ser gas o líquido. En sí es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido. Es indirecto debido a que no hay contacto directo entre los medios de transmisión. 

Hay dos clases de convecciones: 

☺ Forzada: Aquí, se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba. 

☺ Natural: Aquí, por el contrario, el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de flotación, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frío. 

En esta comparación, se puede ver cómo en la convección natural el aire sigue su curso normal, mientras que en la forzada, la energía generada por el ventilador desplaza el aire hacia la derecha, es decir, el ventilador es el medio forzoso. 

Ejemplos: 

☼ En este ejemplo, las llamas que se generan en una boquilla de la estufa, indirectamente transfieren calor al líquido (fluido) que se encuentra dentro de la olla. Es una convección natural, debido a que el fluido realiza un descenso y ascenso en sus moléculas.

"A mayor calor y menor densidad, sube. A menor calor y mayor densidad, baja".

☼ Con el globo aerostático también hay transferencia de calor indirecta, debido a que el fuego que está dentro impulsa el globo hacia arriba y hace que el aire frío descienda y el caliente ascienda. 

☼ En este ejemplo, la chimenea que tiene fuego (alto calor), se transfiere a la mano para abrigar. Cabe resaltar que la persona no toca el fuego simplemente que a una distancia ese calor recorre el espacio gravitatorio y llega al medio de transferencia. 

☼ Una caldera un buen ejemplo de convección forzada debido a que para generar el vapor, debe haber un movimiento molecular del gas y para esto se necesita la energía eléctrica y mecánica que posee.

 

Radiación: Es la transmisión de calor mediante ondas o fotones. En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas. 

Ejemplos: 

☼ En este ejemplo, el calor que ayudará al proceso de cocción de la comida, se da por medio de ondas electromagnéticas. Esta transferencia se da también por medio gravitatorio antes de llegar al objetivos, es esa la razón de que al abrir el microondas, de este salga una "ola de calor".

☼ Los rayos electromagnéticos del Sol son una fuente indirecta de transmisión, debido a que las radiaciones electromagnéticas emitidas por esta estrella "chocan" con superficies y calienta ese lugar. Es por eso que en algunas casas se calienta por dentro, como un horno, ya que aquella superficie afectada por el sol, va a transferir su energía a una zona con menos temperatura. Verás, todo es un proceso secuencial. Respecto a los seres humanos, en medidas cautelosas esta radiación es favorable ya que transmite cantidades de vitamina D que fortalecen la piel, favoreciendo así a las neuronas responsables del estado anímico.

☼ El teléfono celular integra energía que puede influir negativamente en el ser humano si no se tiene precaución ya que al encender el aparato se propaga la radiación hacia la entidad más cercana, es decir, la piel.

☼  Las antenas generan energía no visible ante el ojo humano pero alcanzan grandes rangos de distancia logrando distribuir electricidad por zonas. 

☼ En este caso, el bombillo libera fotones que se esparcen por el espacio, permitiendo que la energía transferida se sitúe en las superficies o medios cercanos.

Vaporización: Si una parte de un líquido se evapora, enfría el líquido que permanece por debajo, porque debe extraer de este el calor de vaporización necesario, con objeto de poder hacer el cambio de fase al estado gaseoso. De esta manera, es un medio de transferencia de calor importante en ciertas circunstancias. 

Ejemplos: 

☼ Se da con el enfriamiento del cuerpo humano, cuando está sujeto a temperaturas ambientes por encima de la corporal. 

☼ En una el ciclo del agua, primero se da la evaporación, donde los intensos rayos del sol evaporan el agua y esta sube convertida en vapor de agua. 





                   _____________________________________________________________

En este último ejemplo, se pueden ver las tres principales formas de transmisión del calor, para un mejor entendimiento. 

☺La conducción se puede ver reflejada entre el mango de la olla y la mano.

☺ La convección (en este caso natural) se ve entre el fluido y la base de la olla.

☺  La radiación se genera por la estufa, que transmite el calor por onda electromagnéticas y esto genera el calentamiento para proceder a la evaporación.