1.3 Calor

1.3.1 Cantidad de calor

El calor

El calor es un flujo de energía de una cosa a otra, debido a una diferencia de temperatura, como el calor es una forma de energía se mide en Joules, y en ocasiones en calorías; la caloría que se define como la cantidad de calor necesaria para cambiar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua. Ese nombre es vestigio de la idea antigua del que el calor es un fluido invisible llamado calórico. Como cualquier energía se puede convertir en otra, podemos igualar una unidad de energía mecánica con una de energía calorífica y resulta la siguiente equivalencia  (1 caloría = 4.184 Joules) quien encontró esta relación fue Joule, quien encontró que cuando se proporciona energía ya sea por fricción, corriente eléctrica, radiación o cualquier medio producirá trabajo mecánico, formando una cantidad equivalente de calor y a esto lo llamó “equivalente mecánico del calor”. Si cedes una caloría de calor al agua elevará su temperatura en 1°C

Es probable que ya hayas notado que algunos alimentos permanecen calientes mucho más tiempo que otros, por ejemplo si sacas del tostador una rebanada de pan tostado, al mismo tiempo viertes sopa caliente  en un tazón, a los pocos minutos la sopa estará caliente y lista para tomar, pero el pan estará frio. Las diferentes sustancias tienen distintas capacidades de almacenamiento de energía interna, a esto se le llama capacidad calorífica y esta se define como la cantidad de calor que recibe una sustancia y su correspondiente elevación de temperatura. La reina del calor específico es el agua y la que tiene mayor calor especifico que todas las sustancias, porque tiene mayor inercia térmica y le toma mayor tiempo enfriarse, la arena tiene menor calor específico, lo que se manifiesta en la rapidez con la que se calienta la playa durante el día y en la rapidez con que se enfría por la noche. Por lo que la inercia en mecánica es la resistencia de un objeto a cambiar su estado de movimiento, la inercia térmica será la resistencia de una sustancia a cambiar su temperatura.

Antiguamente se usaba la expresión calor latente para referirse al calor de fusión o de vaporización. Latente en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible. Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0°C (temperatura de cambio de fase), a partir de entonces, aún cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo. Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C; desde ese momento se mantendrá estable hasta que se evapore toda el agua. Esta cualidad se utiliza en la cocina, en refrigeración, en bombas de calor y es el principio por el que el sudor enfría el cuerpo.

1.3.2 Formas de propagación del calor

 LA PROPAGACION DEL CALOR

El calor puede transferirse (pasar de un cuerpo a otro o de una parte a otra de un mismo cuerpo) de tres formas: por conducción, por convección y por radiación.

Conducción

Convección

Si necesitamos calentar un líquido, el recipiente que utilizamos es de un material que es buen conductor del calor, como el aluminio, sin embargo, una vez calentado, si queremos que se mantenga caliente empleamos entonces un recipiente plástico, que como analizamos es un material que es mal conductor del calor.

Por lo general, los líquidos y los gases se calientan por abajo, cuando esto sucede el líquido o el gas se calientan por convección. Si ponemos las manos sobre la cocina caliente o sobre un bombillo incandescente notamos que desde ella fluyen corrientes de aire caliente.

No es casual que el dispositivo de calefacción se sitúe abajo, cerca del suelo en la habitación. La convección transcurre en las habitaciones donde se instalan chimeneas fundamentalmente en los países donde las temperaturas son muy bajas. El aire que está en contacto con la fuente de calor se calienta y se dilata. La densidad del aire dilatado es menor que la del frío, que se encuentra más alejado de la fuente de calor, por lo que el aire caliente sube, por la fuerza de empuje que actúa sobre el aire caliente desde abajo, y el frío baja. Este proceso se repite sucesivamente creando corrientes convectivas.

Radiación

En la conducción y la convección es necesaria la presencia de la materia. Sin embargo, la vida sobre la Tierra depende de la transferencia de energía solar, y ésta llega a nuestro planeta atravesando el espacio. Esta forma de transferencia de energía es el calor - la temperatura del Sol es mucho mayor (6 000 K) que la de la Tierra  y se denomina radiación. El calor que recibimos de un hogar es principalmente energía radiante (la mayor parte del aire que se calienta en la chimenea sube por el tiro mediante Convección y no llega hasta nosotros), lo mismo ocurre con el calor de una estufa eléctrica. La propagación del calor a través de la radiación se caracteriza por:

·         No es necesario que exista un medio material para que se produzca la radiación.

·         El calor se transmite sin transporte de materia.

La radiación consiste esencialmente en ondas electromagnéticas. La radiación del Sol sea

Produce principalmente en la zona visible y en otras longitudes de onda a las que el ojo no es sensible, como la infrarroja, que es la principal responsable del calentamiento de la Tierra.