Calentamiento o calor
El calentamiento o calor es la vía o el proceso mediante el cual se transmite energía de un cuerpo a otro, por medio de sus átomos y moléculas.
El calentamiento puede dar lugar a cambios en la temperatura de los cuerpos, en el estado de agregación de estos o al desplazamiento de los cuerpos, entre otros efectos.
Para calcular la energía transmitida mediante calentamiento cuando solamente varía su temperatura[1], se utiliza la ecuación:
Donde "c" es un coeficiente, el cual depende del material llamado calor específico, "m" la masa del cuerpo y "T" es la variación de temperatura que experimenta el cuerpo. La "Q" representa la magnitud "cantidad de calor".
En el Sistema Internacional la energía transmitida o absorbida por un cuerpo se expresa en joule. En la práctica también son utilizadas otras unidades, la caloría y la kilocaloría.
La kilocaloría es mil veces mayor que la caloría. Si en la ecuación , la masa se expresa en gramo, el resultado se obtiene en caloría, en cambio, si se expresa en kilogramo, se obtiene en kilocaloría.
¿Qué relación existe entre el Joule y la caloría?
Joule determinó la equivalencia entre ambas unidades de medición de la energía.
Cuando calculamos o hacemos referencia a la energía transmitida a un sistema mediante cualquiera de las vías, una de las formas de expresar el valor de ella es mediante la misma unidad en que se expresa la energía, o sea, el joule. El físico británico James Prescott Joule demostró experimentalmente que entre la caloría y el joule existe una equivalencia la que llamamos "equivalente mecánico del calor".
Al elevar la temperatura del cuerpo, la energía interna de este crece, ya que aumenta la velocidad media y por lo tanto la energía cinética (de movimiento) de las partículas que componen tanto a la olla como a su contenido.
Cuando ponemos en contacto dos cuerpos que tienen diferentes temperaturas, la temperatura de uno disminuye – lo cual significa que sus partículas se mueven más lentamente que antes- y las del otro aumenta, lo que indica que sus partículas se mueven más rápidamente que antes. Por tal motivo podemos suponer que lo que se transmite durante el calentamiento, es el movimiento de las partículas.
El calor puede transferirse (pasar de un cuerpo a otro o de una parte a otra de un mismo cuerpo) de tres formas: conducción, convección y por radiación.
El calentamiento conduce, en general, a un aumento de la energía interna de los cuerpos. Es un modo de variar este tipo de energía en los cuerpos, sin aplicar fuerzas sobre ellos.
La energía interna de un cuerpo no depende ni del movimiento de este, ni de su posición con relación a otros cuerpos. Este tipo de energía está relacionada con la energía del movimiento y de interacción de las partículas que constituyen al cuerpo. El movimiento caótico de las partículas que componen a los cuerpos recibe el nombre de movimiento térmico.
Mientras mayor es la temperatura[1] de un cuerpo mayor es la velocidad de las partículas que lo componen.
El calor específico es una magnitud que caracteriza la propiedad de los materiales de variar su temperatura en mayor o menor grado al transmitirles energía en forma de calentamiento.
En la ecuación , la constante c se denomina calor específico, y es la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado la temperatura de un cuerpo de un kg de masa.
El calor específico de las sustancias es característico de esta y permite identificarla.
CALORES ESPECÍFICOS DE ALGUNAS SUSTANCIAS | ||
Sustancia | c (kcal/kg ºC) | c (J/kg ºC) |
|---|---|---|
Agua | 1,00 | 4 200 |
Queroseno | 0,51 | 2 100 |
Aceite vegetal | 0,48 | 2 000 |
Aluminio | 0,22 | 920 |
Vidrio de laboratorio | 0,20 | 840 |
Hierro | 0,11 | 460 |
Cobre | 0,09 | 380 |
Plomo | 0,03 | 140 |
¿Qué significa la expresión "El calor específico del agua es de 4 200 J/kg ºC"?
Significa que 1 kg de agua requiere absorber 4 200 joule de energía mediante calor para aumentar en un grado su temperatura.