Termodinámica: Calor, Temperatura y Cambios de Estado de la Materia

El calor es la energía que se transfiere desde los cuerpos calientes a los cuerpos fríos. También se le llama energía calorífica o térmica.

Fuentes de Calor

Para que un objeto sea fuente de calor, basta con que esté más caliente que aquellos que lo reciben.

El Sol

Proporciona calor de forma natural. Es una enorme bola de fuego que da luz y calor a la Tierra.

El Fuego

Es una fuente artificial de calor. La energía se transforma en calor mediante la combustión que tiene lugar al quemar algo.

Resistencias Eléctricas

Producen calor debido a la resistencia que oponen las partículas que forman los cables conductores.

Temperatura

Es un indicador de la cantidad de calor de un cuerpo y de la movilidad que tienen sus partículas.

Equilibrio Térmico

Si se ponen en contacto un cuerpo caliente y otro frío, se transmite calor desde el cuerpo caliente hacia el frío hasta que ambos lleguen a la misma temperatura.

El Termómetro

Es el aparato utilizado para medir la temperatura de los cuerpos.

Para medir la temperatura, el termómetro se pone en contacto con el objeto (sólido, líquido o gas) cuya temperatura deseamos medir hasta alcanzar el equilibrio térmico. La temperatura que en teoría se puede alcanzar es de -273 ºC.

Cuanto mayor es la masa a calentar, mayor es el número de partículas a las que hay que aumentar su movilidad y, por tanto, mayor el calor que debemos comunicarle.

Cuanto mayor sea el cuerpo, más energía almacena y de más energía interna dispondrán sus partículas.

Calor Específico

Cada sustancia tiene una característica, llamada calor específico, que es la cantidad de energía que hay que comunicar a la unidad de masa para que aumente un grado su temperatura. Cuanto mayor es su valor, más calor necesita la misma cantidad de sustancia para subir su temperatura.

Dilatación

Es el fenómeno por el cual casi todas las sustancias aumentan su volumen al calentarlas. Esto ocasiona que su densidad disminuya.

El efecto contrario se denomina contracción, cuando las sustancias se enfrían y su volumen se reduce.

Dilatación y Estados de la Materia

El aumento de volumen de una sustancia es más acusado cuanto mayor sea la movilidad de sus partículas. Por eso, el mayor efecto se produce en los gases, luego en los líquidos y luego en los sólidos.

Dilatación Anómala del Agua

Todas las sustancias aumentan de tamaño al calentarlas y se contraen al enfriarlas. Sin embargo, al agua de 0º a 4º y al hielo les ocurre lo contrario.

Consecuencias

Los icebergs flotan en el agua porque la densidad es menor.

Cambio de Estado de la Materia

Si calentamos un sólido hasta la temperatura de fusión, empezará a fundirse. El calor ha dado energía a sus partículas para que dejen la forma sólida y pasen a líquido.

Cambios de Estado y Calor

En el paso de sólido a líquido, la sustancia necesita absorber calor. Cada sólido que se funde lo hace a una temperatura llamada temperatura de fusión.

Solidificación

Es el paso de estado líquido a sólido. La sustancia que solidifica ha de ceder calor, debe enfriarse.

Transmisión del Calor

Conducción

El calor se transmite a través de las sustancias sólidas. No hay movimiento de materia.

Convección

Es la transmisión de calor por medio de movimiento de materia. Es una manera de transmitirse el calor en los líquidos y gases.

Los materiales permiten o no el paso del calor. Estos pueden ser conductores o aislantes, y los diferenciamos para distintos usos.