Principios de la Física Térmica y Propiedades de la Materia
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Conceptos Fundamentales: Calor y Temperatura
Calor
El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo.
Temperatura
La temperatura es la medida del calor de un cuerpo y no el calor que este contiene o puede rendir.
Propiedades y Comportamiento Térmico de la Materia
Calor Específico
Es conceptualmente la resistencia que oponen los materiales al cambio de temperatura. Es la cantidad de calor que se debe emplear a 1 g de una sustancia para que su temperatura varíe 1 °C.
Cantidad de Calor
La cantidad de calor que un cuerpo puede entregar o absorber es directamente proporcional a la masa y a la diferencia de temperatura para transformar la proporcionalidad en una igualdad.
Medio Adiabático
Cuando dos sustancias que se encuentran a diferentes temperaturas interactúan, se produce un intercambio de calor: la que está a mayor temperatura cede calor y su temperatura disminuye, mientras que la que está a menor temperatura absorbe calor y aumenta su temperatura. Entonces, un sistema adiabático es un sistema que no permite el intercambio de calor con el medio ambiente.
Mecanismos de Transmisión de Calor
Conducción
Es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo a mayor temperatura a otro a menor temperatura que está en contacto con el primero.
- Conductividad térmica: Es la propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor.
- Resistividad: Es la propiedad inversa de la conductividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
Convección
En los fluidos, es decir, los líquidos y gases, la principal forma de transmisión del calor es la convección. A diferencia de la conducción, en la convección el material caliente se desplaza.
Radiación
Todos los cuerpos, cualquiera sea su temperatura, emiten energía en forma continua desde su superficie. Esta energía se denomina radiante y es transportada por ondas electromagnéticas; por este motivo, la energía radiante puede transmitirse aun en el vacío. La emisión continua de energía de un cuerpo se denomina radiación. Dado que la energía radiante se transmite por ondas electromagnéticas, su velocidad de propagación será la de la luz: 300.000 km/seg en el vacío.