¿Qué es el calor? ¿Cómo se realiza la transferencia de calor? ¿Cuáles son los efectos sobre la materia cuando el calor se transfiere de un cuerpo a otro? Esto es lo que necesitas saber:
Definición de transferencia de calor
La transferencia de calor es un proceso por el cual la energía interna de una sustancia se transfiere a otra sustancia. Termodinámica es el estudio de la transferencia de calor y los cambios que resultan de ella. La comprensión de la transferencia de calor es crucial para analizar un proceso termodinámico, como los que tienen lugar en motores de calor y bombas de calor.
Formas de transferencia de calor
Bajo la teoría cinética, el energía interna de una sustancia se genera a partir del movimiento de átomos o moléculas individuales. Energía térmica es la forma de energía que transfiere esta energía de un cuerpo o sistema a otro. Esta transferencia de calor puede realizarse de varias maneras:
- Conducción es cuando el calor fluye a través de un sólido calentado a través de un corriente de calor moviéndose a través del material. Puede observar la conducción al calentar un elemento quemador de la estufa o una barra de metal, que pasa del rojo al blanco.
- Convección es cuando las partículas calentadas transfieren calor a otra sustancia, como cocinar algo en agua hirviendo.
- Radiación es cuando el calor se transfiere a través de ondas electromagnéticas, como las del sol. La radiación puede transferir calor a través del espacio vacío, mientras que los otros dos métodos requieren algún tipo de contacto de materia sobre materia para la transferencia.
Para que dos sustancias se afecten entre sí, deben estar en contacto termal juntos. Si deja el horno abierto mientras está encendido y se para varios pies frente a él, está en contacto térmico con el horno y puede sentir el calor que le transfiere (por convección a través del aire).
Normalmente, por supuesto, no siente el calor del horno cuando está a varios metros de distancia y eso es porque el horno tiene aislamiento térmico para mantener el calor en su interior, evitando así el contacto térmico con el exterior del horno. Por supuesto, esto no es perfecto, por lo que si te paras cerca, sentirás algo de calor del horno.
Equilibrio termal es cuando dos elementos que están en contacto térmico ya no transfieren calor entre ellos.
Efectos de la transferencia de calor
El efecto básico de la transferencia de calor es que las partículas de una sustancia chocan con las partículas de otra sustancia. La sustancia más energética típicamente perderá energía interna (es decir, "se enfriará") mientras que la sustancia menos energética ganará energía interna (es decir, "se calentará").
El efecto más evidente de esto en nuestra vida cotidiana es una transición de fase, donde una sustancia cambia de una Estado de la materia a otro, tal como hielo derritiéndose de sólido a líquido, ya que absorbe calor. El agua contiene más energía interna (p. Ej. las moléculas de agua se mueven más rápido) que en el hielo.
Además, muchas sustancias pasan por cualquiera expansión térmica o contraccion termica a medida que ganan y pierden energía interna. El agua (y otros líquidos) a menudo se expande a medida que se congela, lo que cualquiera que haya puesto una bebida con una tapa en el congelador durante demasiado tiempo ha descubierto.
Capacidad calorífica
los capacidad calorífica de un objeto ayuda a definir cómo responde la temperatura de ese objeto a la absorción o transmisión de calor. Capacidad calorífica se define como el cambio de calor dividido por el cambio de temperatura.
Leyes de termodinámica
La transferencia de calor se guía por algunos principios básicos que se conocen como leyes de la termodinámica, que definen cómo se relaciona la transferencia de calor con el trabajo realizado por un sistema y establecen algunas limitaciones sobre lo que es posible que un sistema logre.
Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.