Calor y Energía

Por: Jose Roberto Mancilla Jimenez

Cuando un cuerpo aumenta su energía térmica se está calentando, es decir recibiendo calor. Cuando un cuerpo disminuye su energía térmica se está enfriando, es decir, perdiendo calor. De esta forma, el calor no es más que una forma de denominar a los aumentos y pérdidas de energía térmica.

El calor puede provenir de una conversión de una energía en otra. A medida que pasa el tiempo la energía producida por el mechero es absorbida como calor, invirtiéndose en aumentar la energía térmica del gas y, por tanto, su energía térmica media que se reflejará en un aumento de la temperatura observable.

Por lo tanto, el calor no es una magnitud independiente que se pueda “almacenar” en los cuerpos. La magnitud que aumenta o disminuye en un cuerpo es su energía térmica y estas variaciones se reflejarán en la variación de la temperatura.

Otro aspecto interesante que debemos señalar es la dificultad de medir la energía térmica media de las partículas de un cuerpo de forma directa. Para poder medirla de alguna forma necesitamos recurrir a alguna propiedad macroscópica relacionada con ella, como la longitud de la columna de mercurio de un termómetro.

Propagación del calor

El calor puede ser transmitido mediante tres mecanismos: conducción, convección y radiación.

Conducción: es la propagación de calor al interior de un material que es sometido a una diferencia de temperatura. Por ejemplo, si el extremo de una varilla metálica se acerca a una llama, la temperatura de este objeto irá aumentando hacia el otro extremo. En este caso, las partículas del metal que están en contacto con la fuente de calor, vibrarán con mayor rapidez y amplitud, transmitiendo este movimiento a las partículas próximas. De esta forma, el calor se transmite hacia el extremo del cuerpo que no está en contacto directo con la llama. Existen objetos que transfieren de mejor manera el calor que otros, por lo que se les clasifica en conductores o aislantes. Los conductores térmicos presentan átomos cuyos electrones son atraídos débilmente por los núcleos, por lo tanto pueden pasar de un átomo a otro, transfiriendo energía. Un ejemplo de conductores térmicos son los metales. Por el contrario, los aislantes térmicos tienen átomos con un número relativamente pequeño de electrones libres, característica que los hace malos conductores de calor, por ejemplo, la fibra de vidrio.

Convección: corresponde a la transferencia de calor mediante el movimiento de fluidos, como el aire o el agua. Por ejemplo, si se calienta agua en una olla, el agua que está en el fondo y recibe el calor de manera más directa, disminuye su densidad y se eleva. Al mismo tiempo, el agua de la superficie, más densa, desciende. El movimiento continuo del agua forma corrientes de convección.

Radiación: tanto en la conducción como en la convección, se requiere de un medio material para que se produzca la propagación del calor. Pero existe un mecanismo a través del cual el calor puede ser transmitido en ausencia de materia: la radiación. La energía del sol llega a la Tierra mediante este proceso. Todos los cuerpos del universo emiten calor por radiación, específicamente radiación infrarroja, que no podemos ver. Los cuerpos con mayor temperatura emiten mayor cantidad de radiación.

A continuación se muestra un video mas a detalle sobre el calor y la energía