El calor

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¿QUÉ ES EL CALOR?

El calor es precisamente la energía que se transmite entre dos o más cuerpos que se encuentran a diferentes temperaturas; en nuestro caso, los dos cuerpos son la masa de agua fría y la masa de agua caliente.

La unidad del calor es la caloría (cal), que es la cantidad de calor necesaria para hacer que 1 gramo de agua pase de una temperatura de 14,5 ºC a 15,5 ºC.

Como la caloría es una cantidad de calor muy pequeña, normalmente usamos un múltiplo de ella: la kilocaloría (Kcal), que es igual a 1.000 calorías.

¿CÓMO SE TRANSMITE EL CALOR?

El calor se puede transmitir de tres maneras: por conducción, por convección o por radiación.

En los cuerpos sólidos, por conducción: al mover la leña ardiendo de una chimenea con el atizador, notamos cómo su asa se va calentando, aunque solo la punta está en contacto con el fuego. Si acercamos a una cerilla encendida un lápiz o cualquier trozo de madera, al poco tiempo comienza a arder, mientras que el extremo al que no le da la llama apenas se calienta.

No todos los sólidos transmiten igual el calor: los metales lo conducen muy bien, son buenos conductores, mientras que el papel, el plástico o la madera lo conducen poco o nada, son malos conductores o aislantes.

En los líquidos y gases, el calor se transmite por convección: al calentar agua en una tetera, se forma una corriente de agua caliente, que asciende desde la base de la tetera hasta la superficie, y de fría en el sentido contrario. En la atmósfera ocurre lo mismo con las corrientes de aire caliente y frío, originándose los vientos.

El calor también se transmite por radiación: cualquier cuerpo caliente emite rayos “caloríficos” que pueden calentar a los cuerpos más fríos que se hallen a su alrededor (que estén a menor temperatura). Al arder, la leña de una chimenea emite rayos que calientan el aire de la habitación. El Sol, que se encuentra a una altísima temperatura, emite rayos que calientan la Tierra.

EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS

Cuando se le transmite calor a un cuerpo, puede ocurrir que el cuerpo:

• llegue a arder, si la temperatura es muy alta; no todos los cuerpos arden, solo ocurre con ciertos materiales;

• cambie de volumen, se dilate; por ejemplo, en los puentes se dejan unos espacios rellenos de un material deformable (tipo goma), para que en verano cuando se dilatan por efecto del calor, no se lleguen a producir fracturas;

• cambie el estado físico en que se encuentra (sólido, líquido o gaseoso). El paso de sólido a líquido se llama fusión, y el proceso contrario (cuando se pierde calor), de líquido a sólido, solidificación. El paso de líquido a gas se llama vaporización, y el proceso contrario licuación. El paso de sólido a gas se llama sublimación, y el proceso contrario sublimación inversa.

Los cambios de estado más habituales son de sólido a líquido (fusión) y de líquido a gas (vaporización). La temperatura a la que se produce un mismo cambio de estado es diferente para cada sustancia.

A estos valores se les llama: temperatura de fusión, temperatura de vaporización... Por ejemplo, para el agua, la temperatura de fusión es 0 ºC y la de vaporización 100 ºC; mientras que para el alcohol etílico la temperatura de fusión es –114 ºC y la de vaporización 78 ºC.

 

CALOR ESPECÍFICO:

• Para elevar en 1°C la temperatura de 1g de agua, debemos proporcionarle 1cal.

• Para elevar en 1°C la temperatura de 1g se debe de proporcionar sólo .11 cal.

Cada uno de los valores de mencionar se de dominan calor específico del material, que usualmente se representa por C, luego:

• Para el agua C= cal/g°c.

• Para el hierro C= .11 cal/g°C

 

TRANSMISIÓN DE CALOR

POR CONDUCCIÓN:

La elevación de la temperatura hace que los átomos de ese extremo vibren más intensamente. Esta mayor agitación se transmite o se propaga a lo largo de la barra, hasta alcanzar su otro extremo, y es seguro que si la persona lo tenía sosteniendo perciba fácilmente la elevación de la temperatura.

Cuando el calor se transmite a través de un cuerpo por Conducción, la energía térmica se propaga en virtud de la agitación anatómica en el material, sin que haya traslado de materia en el proceso.

Existen sustancias como los metales, que conducen rápidamente el calor, es decir, que son buenos conductores térmicos.

Otras como la madera, la lana y el aire, conducen mal el calor y por eso se dé dominan aislantes térmicos.

 

 

 

¿Por que usamos abrigos?

La temperatura normal de nuestro cuerpo es de 36.5° aproximadamente, y el medio que nos rodea está, en general, a menor temperatura. Por lo tanto de manera constante cierta cantidad de calor se transmite de nuestro cuerpo hacia el ambiente es baja, esa transferencia ocurre con rapidez y eso hace que sintamos fríos. Los abrigos que están hechos de materiales que son malos conductores de calor, reducen considerablemente esa transferencia, eliminando la sensación de frío.

• El pájaro eriza sus plumas para mantener el aire entre ellas y protegerse del frío.

 

¿Cómo podemos cocer más rápido un trozo de carne?

Se introduce una varilla metálica en la carne, transfiere el calor más rápidamente a su interior. Sin el uso de este utensilio la región central de la carne tardaría más tiempo en coserse.

 

Transmisión de calor por convección:

Supongamos que un líquido en un recipiente, se calienta a la llama. La parte del líquido más próxima a aquellas se calienta y se dilata haciendo que su densidad disminuya. En virtud de eso. Esta capa más caliente se desliza hacia la parte superior el recipiente, mientras que la capa más fría hacia abajo, de dominado corriente de convección. Gracias a esas corrientes, el calor se va disminuyendo en toda la masa liquida, como consecuencia del movimiento de traslación del propio liquido.

 

*la transferencia del calor en los líquidos se efectúa principalmente por corrientes de convección, que se forman debido a la diferencia en las densidades de las partes más calientes y las más frías del líquido.

 

Transmisión de calor por radiación:

Se efectúa de ondas electromagnéticas (rayos infrarrojos), que pueden propagarse igual en un medio material que en la ausencia de este (en el vacío)

 

 

Posteriormente explicaré a fondo estas 2 ultimas transferencias