Temperatura y calor

Acerca del proyecto

En este post vamos a conoce y definir la temperatura y calor, ademas de conocer la diferencía de estos dos conceptos. Cabe aclarar que no se va a detallar en el tema, pero si vamos a conocer todas las definiciones y dejare lo enlaces a las paginas en donde he encontrado información que les pueda ser util.

Conocimiento previo

Para realizar este proyecto se requiere conocimiento previo de los siguientes temas, si aun no has trabajado con lo que se menciona en la siguiente tabla, allí están los links a los post para que puedas dar un repaso adicional o puedas recordar el conocimiento necesario para poder realizar este proyecto.

Conceptos

Antes de iniciar vamos a conocer los siguientes conceptos

Energía cinética

Es la energía que posee un cuerpo a causa de su movimiento. Se trata de la capacidad o trabajo que permite que un objeto pase de estar en reposo, o quieto, a moverse a una determinada velocidad.[5]

Energía interna

A nivel microscópico, las moléculas de todo cuerpo o sustancia se encuentran en constante movimiento aleatorio y desordenado, da de la energía macroscópica ordenada, que se asocia con los objetos en movimiento. Se refiere a la energía microscópica invisible de la escala atómica y molecular.[1]

Veamos el siguiente ejemplo: tenemos un vaso de agua a temperatura ambiente, podemos observar que este no tiene energía aparentemente ya sea potencial o cinética, pero en escala microscópica, es un hervidero de moléculas de alta velocidad que viajan a cientos de metros por segundo.[2]

Las moléculas no solamente se mueven de un lado a otro, sino que éstas también pueden rotar en torno a su propio eje y pueden vibrar como se observa en la imagen anterior, estas formas de energía cinética.

Ahora podemos decir que las moléculas de un cuerpo o sustancia pueden moverse, rotar y vibrar más rápidamente o más lentamente, si lo hacen de forma lenta decimos que tienen una menor energía cinética, mientras que si lo hacen de forma rápida decimos que tienen mayor energía cinética.

Moléculas

En química, una molécula es un grupo eléctricamente neutro y suficientemente estable de al menos dos átomos en una configuración definida, unidos por enlaces químicos fuertes (covalentes o enlace iónico).

Las moléculas pueden moverse, rotar y vibrar más rápidamente o más lentamente. podemos decir que si tiene menor energía cinética se mueven lentamente, y si tiene mayor energía cinética se van a mover rápidamente.[3]

Energía térmica o calorífica

Segun la wikipedia: La energía térmica o energía calorífica es la parte de la energía interna de un sistema termodinámico en equilibrio que se proporciona a su temperatura absoluta y se incrementa o disminuye por transferencia de energía, generalmente en forma de calor o trabajo, en procesos termodinámicos. A nivel microscópico y en el marco de la Teoría cinética, es el total de la energía cinética media presente como el resultado de los movimientos aleatorios de átomos y moléculas o agitación térmica, que desaparecen en el acto.

Temperatura

La temperatura es el promedio de la energía cinética de las moléculas de un cuerpo o sustancia, es decir que entre más rápido se mueven, roten y vibren las moléculas, mayor será la temperatura y viceversa. Tambien es válido decir que la temperatura es una especie de medida del grado de agitación que tiene las moléculas de un cuerpo o sustancia. Ahora en un mismo cuerpo o sustancia pueden haber moléculas que se mueven más rápidamente que otras, es por eso que el concepto de temperatura tiene más sentido a nivel macroscópico.[4]

Unidades de temperatura

Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto.6​ Mientras que las escalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de definirse.

• Grado Celsius (°C). Para establecer una base de medida de la temperatura Anders Celsius utilizó (en 1742) los puntos de fusión y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el punto de fusión. Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre estos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C. Sin embargo, en 1948 fueron renombrados grados Celsius en su honor; así mismo, se comenzó a utilizar la letra mayúscula para denominarlos.
• Grado Fahrenheit (°F). Toma divisiones entre el punto de congelación de una disolución de cloruro amónico (a la que le asigna valor cero) y la temperatura normal corporal humana (a la que le asigna valor 100). Es una unidad típicamente usada en los Estados Unidos; erróneamente, se asocia también a otros países anglosajones como el Reino Unido o Irlanda, que usan la escala Celsius.
• Grado Réaumur (°Ré, °Re, °R). Usado para procesos industriales específicos, como el del almíbar.
• Grado Rømer o Roemer. Es una escala de temperatura en desuso que fue propuesta por el astrónomo danés Ole Christensen Rømer en 1701. En esta escala, el cero es inicialmente la temperatura de congelación de la salmuera.
• Grado Newton (°N). Es probable que Anders Celsius conociera la escala termométrica de Newton cuando inventó la suya. Por consiguiente, la unidad de esta escala, el grado Newton, equivale a (aproximadamente) 3,03 kelvines o grados Celsius y tiene el mismo cero de la escala de Celsius.
• Grado Leiden. La escala Leiden se utilizaba a principios del siglo XX para calibrar indirectamente bajas temperaturas, proporcionando valores convencionales kelvin de la presión de vapor del helio.
• Grado Delisle (°D) La escala Delisle es una forma de medir temperatura concebida en 1732 por el astrónomo francés Joseph-Nicolas Delisle (1688-1768).

El calor

El calor en esencia es una forma de energía en donde es la suma de la energía cinética de todas las moléculas de un cuerpo o sustancia, en comparación con la temperatura ya no estamos hablando de un promedio de la energía cinética de esas moléculas sino la suma de esa energía total.

La temperatura como ya lo mencionamos en el apartado anterior se denomina energía térmica o energía calorífica mientras que el calor hace referencia más al proceso de la transferencia de energía térmica.

Referencias

[1] Física unlp http://www.fisica.unlp.edu.ar/materias/expcuani/2019-i2/niveles%20vibracionales%20-%20Leo.pdf, Consultado Diciembre 2021

[2] hyperphysics http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/inteng.html, Consultado Diciembre 2021

[3] wikipedia molecula https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula, Consultado Diciembre 2021

[4] Mundo Aeronáutico https://youtu.be/tmax5lPcsM0?t=144, Consultado Diciembre 2021

[5] universidad viu https://www.universidadviu.com/es/actualidad/nuestros-expertos/que-es-la-energia-cinetica-definicion, Consultado Diciembre 2021