TEMA 11 El calor y la temperatura

1.Conceptos de calor y temperatura
Calor y temperatura son dos términos que,muchas veces,tendemos a confundir.Así,hablamos de calor,cuando queremos referirnos a la temperatura,y decimos que es un cuerpo tiene calor,cuando lo correcto es decir que se encuentra a una determinada temperatura.

Entonces,¿qué es el calor?
Es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro,cuando están en contacto y a diferente temperatura.

El calor es energía térmica que pasa de un cuerpo a otro.

Si ambas temperaturas se igualan,entonces se alcanza el equilibrio térmico.

Medida del calor.
En el sistema internacional,la unidad de medida del calor es el Julio(J).Sin embargo,frecuentemente se utiliza la caloría(cal)como unidad de medida del calor.Un julio equivale a 0,24 calorías.
1j = 0,24 cal
Temperaturas y energía interna
La agitación térmica es un movimiento de partículas(átomos y moléculas)que se mueven constantemente de forma desordenada con mayor o menor intensidad.La suma de las energías cinéticas de todas las partículas de un cuerpo se llama energía interna.
La temperatura de un cuerpo mide la cantidad de energía que posee.
¿A qué llamamos caliente y frío?
En un mismo ambiente,diferentes personas pueden experimentar sensaciones térmicas distintas,ya que las nociones de caliente y frío dependen de las sensaciones que nos proporcionan nuestros sentidos.
Si introducimos durante unos minutos la mano izquierda en el recipiente de agua más fría, y la derecha en el agua más caliente y luego ponemos las manos en el recipiente del centro,notaremos el agua más  caliente en la mano izquierda que con la mano derecha,porque la sensación térmica depende de las condiciones en las que se encontraba cada mano anteriormente.
2.Los efectos del calor sobre los cuerpos


Dilatación y contracción
La dilatación es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo cuando recibe energía en forma de calor.

La dilatación puede ser causa de grandes cambios en los cuerpos.Por ejemplo,la dilatación de un puente puede hacer que aumente varios centímetros de longitud.Para evitar que este tipo de variaciones afecten a su  funcionalidad,se dejan separaciones en diferentes partes del puente, que se llaman juntas de dilatación.
SÓLIDOS
LÍQUIDOS
GASES
Cambios de estado
Si una sustancia modifica el estado de sólido,líquido o gaseoso,se produce un cambio de estado.

Un cambio de estado es una modificación en la forma en que se disponen las partículas que constituyen una sustancia.
El estado en que se encuentre un cuerpo depende de la presión a la que está sometido y de su temperatura.Para cambiar su estado se debe modificar alguna de estas variables,o ambas.

Los cambios pueden ser:

• Progresivos.Si se producen suministrando calor a un cuerpo,como la fusión, la vaporización y la sublimación.
• Regresivos.Si se realizan con desprendimiento de calor por el cuerpo,como la condensación,la solidificación y la sublimación regresiva.

Al elevar la temperatura de una sustancia sólida,aumenta la agitación de sus partículas.

1. Fusión
2. Vaporización
3. Condensación
4. Solidificación
5. Sublimación
6. Sublimación regresiva.                                                                                                                     

Temperaturas de fusión y de ebullición
Mientras tiene lugar un cambio de estado,la temperatura del cuerpo no varía,aunque estemos aportando o quitando calor.Esta energía se aplica en deshacer o formar las uniones entre las partículas para pasar al nuevo estado.
La temperatura a la que una sustancia sólida se funde, y pasa al estado líquido, se llama temperatura de fusión.
La temperatura a la que una sustancia hierve,y pasa del estado líquido al gaseoso,se denomina temperatura de ebullición.
Ambas temperatura con características de cada sustancia.
3.La medida de la temperatura
La temperatura se puede medir utilizando diferentes escalas termométricas.La graduación de estas escalas se realiza a partir de unos puntos de referencia que son constantes.
Existen tres escalas termométricas,que utilizan diferentes puntos de referencia:
Escala Celsius (ºC)
Es la escala más utilizada en la mayor parte de los países.Mide la temperatura en grados Celsius(ºC).

Se trata de una escala centígrada,ya que se establecen 100 divisiones entre los puntos de referencia.
Las temperaturas inferiores a cero grados se designan con números negativos y se llaman temperatura bajo cero.
Escala Fahrenheit (ºC)
En esta escala, la temperatura se mide en grados Fahrenheit (ºF).
TF = TC 9/5 + 32                                                   Tc = 5 x (TF - 32)/9

Escala absoluta o Kelvin (K)
Es la escala más empleada en el ámbito científico.
Es la unidad de temperatura en el Sistema Internacional.Para transformar los ºC en K,o viceversa,se utilizan las siguientes relaciones:
                            
                                         TK = TC + 273                         TC  =  TK - 273

4.El termómetro
Para medir la temperatura se utiliza el termómetro.
Termómetro de mercurio
El mercurio es un material líquido a temperatura ambiente,que conduce bien el calor.Hierve a 357ºC y funde a -39 ºC.
Un termómetro de mercurio consta de un depósito que contiene el metal líquido,y de un tubo de vidrio de paredes delgadas por el que se desplaza el metal al variar la temperatura.

5.La propagación del calor
El calor puede pasar de un cuerpo a otro,o transmitirse de un punto a otro dentro de un mismo cuerpo,de tres formas distintas:
Conducción
La conducción es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor a través de los sólidos.
Convección 
La convección es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor en los fluidos,como los líquidos y los gases.

Radiación
La radiación es el mecanismo de transmisión de calor que ocurre sin que participe un medio material.

6.Conductores y aislantes
La distinta capacidad de las sustancias para conducir el calor permite distinguir dos tipos de materiales:

Conductores térmicos
Son materiales que conducen bien el calor de un punto a otro.En general,todos los metales,como el oro,la plata,el hierro,etc.,son buenos conductores del calor.

Aislantes térmicos
Son materiales que no conducen bien el calor.Suelen ser porosos o fibrosos,con aire en su interior,como la madera o el plástico.
El aire es un buen aislante.

7.La piel como órgano de percepción del calor
Los receptores encargados de detectar cambios súbitos de temperatura,tanto de bajada como de aumento de esta,se denomina termorreceptores.
Existen dos tipos de termorreceptores:

• Los corpúsculos de Ruffini.Detectan sensaciones de calor.Se hallan en la zona profunda de la piel y son estimulados por temperaturas superiores a la piel.Abundan en la cara.
• Los corpúsculos de Krause.Detectan sensaciones de frío.Son más superficiales y abundantes que los de Ruffini,ya que hay unos 260 000 extendidos por todo el cuerpo,por ello las personas somos más sensibles al frío que al calor.Abundan en la espalda,una de las zonas más sensibles al frío.