Temperatura y calor

Temperatura y calor son dos conceptos físicos distintos; sin embargo, en la vida cotidiana se utilizan como si fuesen sinónimos. La temperatura es una medida del grado de agitación de las moléculas de un cuerpo, mientras que el calor es una forma de transferencia de energía desde un cuerpo a otro.

En el lenguaje cotidiano, cuando un cuerpo está a menor temperatura, se dice que está frío y si tiene mayor temperatura se dice que está caliente. Pero estos palabras no son suficientes a la hora de cuantificar la temperatura de un cuerpo. La sensación térmica es subjetiva y no proporciona información fidedigna de la temperatura que se desea conocer.

 

Variables termométricas. La temperatura se puede medir observando algún tipo de cambio que experimenta un objeto cuando aumenta o disminuye su temperatura. Estos cambios pueden ser: dilatación, cambio de color, variación en la resistencia eléctrica, variación de la presión de un gas, entre otros. Los termómetros funcionan basados en alguno de estos fenómenos, siendo los más comunes los termómetros de mercurio y de alcohol y cada vez son más comunes los termómetros digitales.

 

La temperatura se relaciona con el movimiento de las partículas de un cuerpo. No es difícil darse cuenta de que a las moléculas de un gas les cuesta menos moverse que a las moléculas de un líquido o de un sólido.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A nivel microscópico las moléculas de un cuerpo están en constante movimiento, ya sea de vibración, rotación o traslación y poseen energía cinética asociada a cada uno de estos tipos de movimiento. La temperatura corresponde a la medida del valor promedio de la energía cinética de traslación aleatoria de las moléculas.

Para medir temperaturas se han elaborado distintas escalas. Las más conocidas son las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin. Para desarrollar una escala se deben precisar 2 puntos de calibración que son fenómenos a los que se le asigna un determinado valor de temperatura. Por ejemplo, Celsius asignó arbitrariamente el valor 0° C al punto de congelación del agua y 100° C al punto de ebullición del agua. Fahrenheit asignó el valor 0° F al punto de congelación de una solución salina y 96° F a la temperatura normal del cuerpo humano, aunque posteriormente este valor fue corregido a 98,6° F.

La escala Kelvin está asociada a la definición de temperatura, es decir, asigna el valor cero (0 K) a la ausencia de movimiento molecular, por lo tanto no existen valores negativos en esta escala. Debido a esto, la escala Kelvin es objetiva por lo que no se usa la palabra "grados" para un valor medido en esta escala. Por ejemplo, la temperatura de congelación del agua es 273,15 K.

Aunque las escalas sean distintas pueden relacionarse entre ellas a través de la recta que se obtiene al graficarlas.

 

Aquí encontrarás la presentación de los contenidos 

 

Por otro lado, el calor es una forma de propagación de energía desde un cuerpo que está a mayor temperatura hacia otro que está a menor temperatura. Este proceso termina cuando los cuerpos alcanzan el equilibrio térmico, es decir, llegan a la misma temperatura.

El calor se mide en una unidad llamada caloría que se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 [g] de agua en 1° C, desde 14,5° C hasta 15,5° C.

En el siglo XIX, James Joule realizó varios experimento con los cuales concluyó que el calor representa una forma de transferencia de energía. En uno de esos experimentos transformó la energía mecánica en calor que provocó el aumento de temperatura de cierta cantidad de agua. Con este experimento se establece la equivalencia mecánica del calor. 

 

Para más detalles respecto de estos conceptos descarga aquí una guía de contenidos y ejercicios 

Y aquí encontrarás una presentación para los mecanismos de propagación de calor.

1 [cal] = 4,186 [J]

Graciela Lobos González

Profesora de Física

Talcahuano, Chile