Calor y energia

Calor Y Energía |
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Dania Alí Cruz Rivera |
24/01/2012 |
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Temperatura y Energía Térmica
La energía térmica se debe al movimiento de las partículas que forman la materia y
que la temperatura es una propiedad, medida por los termómetros, que permite diferenciar cuerpos calientes y fríos. ¿Qué relación hay entre estas magnitudes?
Fijémonos en la escena de la derecha ytratemos de contestarnos las siguientes preguntas: ¿Tienen todas las partículas del gas la misma energía? ¿Qué ocurre después de subir o bajar la temperatura (arrastrando el punto rojo) en las partículas del gas? Reflexionando sacarás las siguientes conclusiones:

A una temperatura determinada las partículas de un cuerpo tienen diferentes energías (se mueven a diferentes velocidades). Cuando latemperatura asciende, el conjunto de las partículas se mueven más rápido (tienen más energía), aunque algunas pueden seguir siendo muy lentas. Cuando la temperatura desciende, el conjunto de las partículas se mueve más lentamente (tienen menos energía), aunque algunas se muevan algo más rápidamente. Estas ideas son ciertas independientemente del número de partículas.

Calor Y Energía TérmicaCuando un cuerpo aumenta su energía térmica se está calentando, es decir recibiendo calor. Cuando un cuerpo disminuye su energía térmica se está enfriando, es decir, perdiendo calor. De esta forma, el calor no es más que una forma de denominar a los aumentos y pérdidas de energía térmica. El calor puede provenir de una conversión de una energía en otra. En la escena de la derecha el calor proviene dela energía química (por combustión). A medida que pasa el tiempo la energía producida por el mechero es absorbida como calor, invirtiéndose en aumentar la energía térmica del gas y, por tanto, su energía térmica media que se reflejará en un aumento de la temperatura observable. En esta escena utilizamos unidades arbitrarias de calor y energía media porque, dado el gran número de partículas quecomponen el gas, la energía por partícula es tan pequeña que no resulta interesante medirla en unidades del S.I. Aún así, podemos concluir que:
El calor es la variación de la energía térmica de un cuerpo. Por lo tanto, el calor no es una magnitud independiente que se pueda “almacenar” en los cuerpos. La magnitud que aumenta o disminuye en un cuerpo es su energía térmica y estas variaciones sereflejarán en la variación de la temperatura.
Más adelante veremos una excepción, un caso en que la absorción de energía en forma de calor no produce una variación de temperatura, aunque sí se traduzca en una variación de la energía interna de un cuerpo. Otro aspecto interesante que debemos señalar es la dificultad de medir la energía térmica media de las partículas de un cuerpo de forma directa. Parapoder medirla de alguna forma necesitamos recurrir a alguna propiedad macroscópica relacionada con ella, como la longitud de la columna de mercurio de un termómetro.

Los cambios de estado

Los témpanos se funden lentamente sin que su temperatura rebase los 0ºC aunque el agua en que flota esté más caliente. Estamos ante un cambio de estado por fusión Un caso similar de conservación de latemperatura se presenta cuando hierve el agua (ebullición), o cuando un copo de nieve se transforma en vapor de agua
(sublimación), o en todos los cambios contrarios a los citados (solidificación, condensación, sublimación inversa). Hay una importante norma general que se cumple en todos los cambios de estado: Durante los cambios de estado el calor recibido o perdido no se emplea en variar latemperatura sino en alterar la estructura interna del cuerpo. La temperatura a la que se produce un cambio de estado depende de factores como la presión exterior o la pureza de la sustancia implicada. En las llamadas “ollas a presión” se supera ampliamente la presión atmosférica, con lo que la temperatura de ebullición es sensiblemente mayor a los 100ºC, permitiendo que los alimentos se cocinen antes....