Energía Interna, Temperatura y Calor: Conceptos y Propagación

Energía Interna, Temperatura y Calor

La energía interna de una sustancia está directamente relacionada con la agitación o energía cinética de las partículas que la componen.

La temperatura de una sustancia es una magnitud física, como la masa, el tiempo y el espacio, que mide el grado de agitación de sus partículas, es decir, la cantidad de energía interna que posee, y se mide con el termómetro.

El calor es energía en tránsito, que solo se manifiesta cuando se transfiere energía desde un cuerpo caliente (que posee mayor temperatura) hasta otro más frío (con menor temperatura): la cantidad de energía transferida es el calor y se mide con el calorímetro.

Puesto que el calor es una forma de energía que se transfiere, su unidad de medida también es el julio.

Efectos del Calor sobre los Cuerpos

El calor aumenta la energía interna y la temperatura de los cuerpos y, por tanto, también aumenta la agitación de sus partículas, que cada vez se mueven más deprisa, se desplazan más lejos y ocupan más espacio. Esta es la causa de la dilatación y los cambios de estado.

Cuando un cuerpo se calienta y aumenta su temperatura, su estructura se expande, es decir, ocupa más volumen: se dilata. La dilatación es un proceso de expansión térmica que experimentan los cuerpos cuando aumenta la temperatura.

Nota: El agua es una excepción; cuando se congela y forma hielo, en lugar de encogerse, se dilata.

Medición de la Temperatura: Escalas Termométricas

El termómetro se utiliza para medir la temperatura, que es una magnitud que mide la cantidad de energía interna de una sustancia.

• Escala Celsius: Utiliza dos puntos de referencia: la temperatura de congelación del agua (0 ºC) y la temperatura de ebullición del agua (100 ºC).
• Escala Fahrenheit: Asigna el valor de 32 ºF a la temperatura de congelación del agua y 212 ºF a la temperatura de ebullición.

Cambios de Estado

Fusión: Un sólido cambia al estado líquido.

Sublimación: Las partículas de algunos sólidos pasan directamente al estado gaseoso, y viceversa.

Formas de Propagación del Calor

Conducción

Cuando se calienta el extremo de un material (un alambre, por ejemplo), sus partículas vibran con más rapidez, chocan con sus vecinas y les transmiten parte de su energía. El calor se propaga por conducción a través de las partículas del material.

Radiación

El calor se propaga por radiación cuando se transfiere mediante un tipo de ondas llamadas radiación infrarroja, que no necesita de medios materiales para su propagación, pues viaja a través del vacío a la velocidad de la luz.

Convección

La convección es una forma de propagación del calor que solo se da en los fluidos (líquidos y gases) cuando están en movimiento.