CALOR Y SUS PROPIEDADES 1

EL CALOR Y SUS
PROPIEDADES
1
Profr. Samarripa
¿QUÉ ES EL CALOR?:
CALOR:
 Es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o
diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran
a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde
el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de
menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor
hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio
térmico.
 Es la energía que se agrega a un cuerpo y le produce
una elevación de su temperatura.

 La
energía puede ser transferida por diferentes
mecanismos, entre los que cabe reseñar
la radiación, la conducción, la convección, aunque
en la mayoría de los procesos reales todos se
encuentran presentes en mayor o menor grado.
RADIACION
El fenómeno de la radiación consiste en la
propagación de energía en forma de ondas
electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, etc.) o
partículas subatómicas a través del vacío o de un
medio material.
Si la radiación transporta energía suficiente como
para provocar ionización en el medio que atraviesa,
se dice que es una radiación ionizante. En caso
contrario se habla de radiación no ionizante. El
carácter ionizante o no ionizante de la radiación es
independiente de su naturaleza corpuscular u
ondulatoria.
La conducción de calor es un mecanismo
de transferencia de energía térmica entre dos
sistemas basado en el contacto directo de
sus partículas sin flujo neto de materia y que
tiende a igualar la temperatura dentro de un
cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto
por medio de ondas.
La conducción del calor es muy reducida en
el espacio vacío y es nula en el espacio vacío
ideal, espacio sin energía.
La conducción térmica está determinada por la ley
de Fourier. Establece que la tasa de transferencia de calor
por conducción en una dirección dada, es proporcional al
área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente
de temperatura en esa dirección.
Donde:
es la tasa de flujo de calor que atraviesa el área A en la
dirección x
K (o λ) es una constante de proporcionalidad
llamada conductividad térmica
T es la temperatura
t es le tiempo
 La
convección se caracteriza porque se
produce por intermedio de
un fluido (aire, agua) que transporta el
calor entre zonas con diferentes
temperaturas. La convección se produce
únicamente por medio de
materiales fluidos. Estos, al calentarse,
aumentan de volumen y, por lo tanto,
su densidad disminuye y ascienden
desplazando el fluido que se encuentra en
la parte superior y que está a menor
temperatura.
que se llama convección en sí, es
el transporte de calor por medio de
las corrientes ascendente y
descendente del fluido.
Lo
La unidad de medida del calor en el Sistema
Internacional de Unidades es la misma que
la de la energía y el trabajo: el joule.
Otra unidad ampliamente utilizada para medir
la cantidad de energía térmica intercambiada
es la caloría (cal), que es la cantidad de
energía que hay que suministrar a
un gramo de agua a
1atmósfera de presión para elevar
su temperatura 1 °C
. La caloría también es conocida como caloría
pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal),
que se conoce como caloría grande y es utilizada en
nutrición.
1 kcal = 1000 cal
1 cal = 4,184
El joule (J) es la unidad de energía en
el Sistema Internacional de Unidades, (S.I.).
El BTU, (o unidad térmica británica) es una
medida para el calor muy usada en Estados
Unidos y en muchos otros países de
América. Se define como la cantidad de calor
que se debe agregar a una libra de agua para
aumentar su temperatura en un grado
Fahrenheit, y equivale a 252 calorías.
 Hay
que tener bien claro que los conceptos de
calor y temperatura son distintos; como ya
hablamos de calor ahora definiremos q es
temperatura:
La temperatura es una magnitud referida a las
nociones comunes de caliente o frío. Por lo
general, un objeto más "caliente" que otro puede
considerarse que tiene una temperatura mayor, y si
es frío, se considera que tiene una temperatura
menor. En física, se define como una magnitud
escalar relacionada con la energía interna de un
sistema termodinámico.
 El
calor es la energía total del movimiento
molecular en una sustancia, mientras temperatura
es una medida de la energía molecular media. El
calor depende de la velocidad de las partículas, su
número, su tamaño y su tipo. La temperatura no
depende del tamaño, del número o del tipo. Por
ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de
agua puede ser la misma que la temperatura de un
cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque
tiene más agua y por lo tanto más energía térmica
total.
 Se
denomina dilatación térmica al aumento
de longitud, volumen o alguna otra dimensión
métrica que sufre un cuerpo físico debido al
cambio de temperatura que se provoca en ella por
cualquier medio.
La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la
variación en una única dimensión, o sea, en el
ancho, largo o altura del cuerpo.
Para estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una
barra metálica de longitud inicial L0y
temperatura θ0.
Es aquella en que predomina la variación en dos
dimensiones, o sea, la variación del área del cuerpo
Para estudiar este tipo de dilatación, podemos
imaginar una placa metálica de área inicialS0 y
temperatura inicial θ0. Si la calentáramos hasta la
temperatura final θ, su área pasará a tener un valor
final igual a S.
Es aquella en que predomina la variación en tres
dimensiones, o sea, la variación del volumen del
cuerpo.
Para estudiar este tipo de dilatación, podemos
imaginar un cubo metálico de volumen inicial V0 y
la temperatura inicial θ0. Si lo calentamos hasta la
temperatura final, su volumen pasará a tener un
valor final igual a V.