Energia, Treball i Calor: Conceptes Fonamentals de Física

Conceptes bàsics d'energia, treball i calor

El treball i la calor són processos mitjançant els quals s'intercanvia energia. L'energia, el treball i la calor es mesuren en les mateixes unitats. Dos cossos que estan en contacte a la mateixa temperatura estan en equilibri tèrmic.

La calor i la capacitat calorífica

La calor consisteix en la transferència d'energia que es produeix des d'un cos calent (a major temperatura) a un altre fred (a menor temperatura) en posar-los en contacte.

• Capacitat calorífica específica (o calor específica): és l'energia necessària per elevar un grau (o un kelvin) la temperatura d'1 kg de massa d'aquest cos. Les seves unitats són el J/kg ºC o el J/kg K.
• Calor latent: és la quantitat d'energia tèrmica que es transfereix a un quilogram de massa d'una substància pura per canviar d'estat, a una pressió determinada i a la temperatura de canvi d'estat.
• Calorímetres: s'utilitzen per determinar la capacitat calorífica específica de les substàncies.

Treball, potència i energia

L'energia és la capacitat que tenen els cossos per produir transformacions. La variació d'energia és igual al treball realitzat.

• Treball: és l'energia que es transfereix a un objecte en aplicar-li una força neta que li causarà un desplaçament.
• Joule: és el treball realitzat quan s'aplica una força d'un newton per produir, en la mateixa direcció de la força, un desplaçament d'un metre.
• Potència: és la rapidesa amb la qual es realitza un treball.
• Watt: és la potència necessària per realitzar un treball d'un joule en un segon.
• Kilowatt-hora (kWh): és el treball realitzat per una màquina d'1 kW de potència durant una hora (3.600.000 J).
• Cavall de vapor (CV): equival a 736 W.

Tipus d'energia mecànica

• Energia cinètica: és la capacitat per efectuar un treball a través del moviment i depèn de dos factors: la massa del cos i la velocitat. La variació de l'energia cinètica és igual al treball realitzat per la resultant de totes les forces que actuen sobre un cos.
• Energia potencial: és l'energia que posseeix un cos segons la posició que ocupa; aquesta energia és diferent a aquella que posseeix en equilibri.
• Energia potencial gravitatòria: equival al treball que es realitza per elevar un cos fins a una altura.
• Energia potencial elàstica: és aquella que posseeix un cos elàstic que està comprimit o estirat.
• Energia mecànica: és la suma de l'energia cinètica (Ec) i l'energia potencial (Ep). La suma d'ambdues roman constant en qualsevol punt.