Principios de Calor, Temperatura y Fuentes de Energía

Efectos del calor en los cuerpos

• Variación de temperatura o cambios de estado: Cuando dos cuerpos están en contacto térmico, el calor fluye del cuerpo a mayor temperatura al de menor temperatura, hasta alcanzar el equilibrio térmico.
• La variación de temperatura que sufre un cuerpo al recibir calor depende de la sustancia y de su masa.
• Al variar la temperatura, un cuerpo puede cambiar de estado.
• Es importante destacar que, durante un cambio de estado, la temperatura del cuerpo permanece constante.
• Dilatación: Un cuerpo aumenta su volumen al incrementar su temperatura.

Energía

La energía es la capacidad de producir transformaciones o cambios.

Conservación de la energía

La energía se puede transferir, almacenar o disipar, pero no se crea ni se destruye, solo se transforma. Se mide en julios (J) o kilojulios (kJ).

Tipos de energía

• Energía mecánica: Poseída por los cuerpos debido a su movimiento y/o posición.
• Energía térmica: Poseída por un cuerpo debido a su temperatura.
• Energía química: Almacenada en la estructura interna de la materia; se manifiesta en reacciones químicas.
• Energía nuclear: Almacenada en los núcleos de los átomos; se manifiesta en reacciones nucleares.
• Energía radiante: Propia de las ondas electromagnéticas, como la luz.
• Energía eléctrica: Poseída por las cargas eléctricas en movimiento.

Fuentes de energía

Es cualquier fenómeno físico o químico del que es posible extraer energía.

Fuentes no renovables

Son fuentes limitadas que se agotan:

• Combustibles fósiles: Carbón, petróleo, gas natural, GLP.
• Combustibles nucleares: Materiales adaptados para generar energía nuclear (la parte no renovable es la fisión nuclear).

Fuentes renovables

Son fuentes inagotables o de rápida regeneración:

• Energía solar: Obtenida de la radiación electromagnética del Sol (térmica y fotovoltaica).
• Energía eólica: Obtenida del viento mediante aerogeneradores.
• Energía hidráulica: Obtenida del movimiento del agua.
• Biomasa: Producida a partir de materia orgánica.
• Energía geotérmica: Generada en el interior de la Tierra.
• Energía mareomotriz y undimotriz: Obtenida de la energía mecánica del mar (mareas y olas).
• Energía nuclear de fusión: Obtenida al fusionar núcleos atómicos.

Mecanismos de transferencia de energía térmica

• Conducción: Basada en el contacto directo entre dos cuerpos.
• Convección: Transporte de masa por medio de un fluido.
• Radiación: Transferencia de calor mediante ondas electromagnéticas.

Calor y temperatura

Efectos del calor en el cuerpo

Cuando dos cuerpos con distinta temperatura se ponen en contacto, el que está a mayor temperatura cede calor al de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico. Este proceso depende de la masa y el tipo de sustancia.

Durante el cambio de estado, la temperatura se mantiene constante, ya que la energía transferida se emplea en reorganizar las partículas (romper enlaces).

Dilatación: Como regla general, un cuerpo aumenta su volumen al aumentar su temperatura. La dilatación de líquidos como el mercurio (Hg) se utiliza en los termómetros.

Definiciones clave

• Temperatura: Medida de la agitación media de las partículas de un sistema.
• Temperatura absoluta: Valor medido respecto al cero absoluto (0 K), estado hipotético donde las partículas estarían completamente quietas. En el Sistema Internacional (SI), la temperatura se mide en Kelvin (K).
• Conversión: K = °C + 273,15.
• Calor: Energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro.