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Termodinámica.
Transformación de la energía

¿Qué es el calor en física? Definición termodinámica

¿Qué es el calor en física? Definición termodinámica

El concepto de calor en física se define como: “La contribución de la energía transformada como resultado de una reacción química o nuclear y transferida entre dos sistemas, o entre dos partes de un mismo sistema.”

Esta cantidad de energía no es atribuible a un trabajo o a una conversión entre dos diferentes tipos de energía.

Según la definición, el calor es una forma de energía transferida y no una forma de energía contenida, como energía interna. Es decir, el calor y el trabajo son formas de energía que no pueden asociarse con el estado del sistema.

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el joule (J). Sin embargo, a menudo se utiliza todavía como la unidad de medida de calorías. A veces también se usan unidades puramente técnicas: como kWh o BTU.

Una caloría se define como la cantidad de calor para aumentar la temperatura de un gramo de agua un grado Celsius.

¿Qué es el calor específico?

El calor específico (o capacidad calorífica) de una sustancia se define como: la cantidad de calor necesaria para aumentar o disminuir en un kelvin la temperatura de una unidad de masa.

En el sistema internacional la unidad de medida del calor específico es J / (K · kg).

Diferencia entre calor latente y sensible

Si la transferencia de calor da como resultado un cambio en el estado de agregación, toma el nombre de calor latente.

Por otro lado, si la transferencia da como resultado una disminución en la diferencia de temperatura hablamos de calor sensible.

También se habla de calor de reacción cuando el calor se consume o se genera por una reacción química.

Ejemplo

Por ejemplo, el aumento de la temperatura del agua de 20°C a 50°C en condiciones estándar se determina por el hecho de que se proporciona calor sensible.

Si el agua está a temperatura de ebullición, aunque se continúe suministrando calor no aumenta la temperatura hasta que se haya completado el cambio de fase a gas. En este caso, la energía se almacena en forma de calor latente.

Relación entre energía interna, calor y temperatura

El calor no es una propiedad asociada con una configuración de equilibrio termodinámico. En presencia de un gradiente de temperatura, la energía calorífica fluye desde los puntos fríos a los puntos más calientes hasta llegar a un punto de equilibrio térmico.

La cantidad de calor intercambiado depende de la trayectoria en particular seguido de la transformación para llegar desde el estado inicial al estado final. En otras palabras, el calor no es una función de estado.

La energía interna y la energía térmica, en su lugar, es una función del estado asociada con un estado termodinámico del sistema.

Energía en tránsito

Por otro lado, el calor no es una propiedad termodinámica. El calor puede definirse como "energía en tránsito", no como "energía poseída por un cuerpo".

El calor es intercambiado entre dos cuerpos (o dos partes del mismo cuerpo) y no poseído por un solo cuerpo (como es el caso de la energía interna). En particular, la energía fluye debido a una diferencia de temperatura entre el sistema en estudio.

¿Cómo se propaga el calor?

La transferencia de energía calorífica entre sistemas se puede hacer de tres maneras:

  1. Propagación por conducción térmica: En un solo cuerpo o entre cuerpos en contacto hay una transmisión de energía. Esta transferencia se produce por los impactos provocados por el movimiento de los átomos y las moléculas de ambos materiales que están en contacto. En cada impacto, parte de la energía cinética de cada átomo pasa al otro material.

  2. Propagación por convección: En un fluido en movimiento, las partes de fluido pueden calentar o enfriar al entrar en contacto con las superficies exteriores. En realidad es una traslación de energía.

  3. Propagación por radiación: la transmisión de calor puede tener lugar a una distancia (también en el vacío) mediante ondas electromagnéticas. Por ejemplo, la energía solar viaja desde el Sol hasta la Tierra por radiación.

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Fecha publicación: 24 de agosto de 2018
Última revisión: 27 de julio de 2022