El calor

El calor es la transferencia de energía entre
diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se
encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre
desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor
temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos
cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

El calor puede ser transferido por diferentes
mecanismos, entre los que cabe reseñar la
radiación, la conducción y la convección,
aunque en la mayoría de los procesos reales todos se
encuentran presentes en mayor o menor grado.

El calor que puede intercambiar un cuerpo con su entorno
depende del tipo de transformación que se efectúe
sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos
no tienen calor, sino energía interna. El calor es la
transferencia de parte de dicha energía interna
(energía calorifica) de un sistema a otro, con la
condición de que estén a diferente
temperatura.

Historia

Montaje experimental para la determinación del
equivalente mecánico del calor.

Hasta el siglo XIX se explicaba el efecto del ambiente
en la variación de la temperatura de un cuerpo por medio
de un fluido invisible llamado calórico. Este se
producía cuando algo se quemaba y, además, que
podía pasar de un cuerpo a otro.la teoría del
calórico afirmaba que una sustancia con mayor temperatura
que otra, necesariamente, poseía mayor cantidad de
calórico.

Benjamin Thompson y James Prescott Joule establecieron
que el trabajo podía convertirse en calor o en un
incremento de la energía térmica determinando que,
simplemente, era otra forma de la energía.

Unidades de
medida

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de
Unidades es la misma que la de la energía y el trabajo: el
Joule (unidad de medida).

Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de
energía térmica intercambiada es la caloría
(cal), que es la cantidad de energía que hay que
suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de
presión para elevar su temperatura de 14,5 a 15,5 grados
celsius. La caloría también es conocida como
caloría pequeña, en comparación con la
kilocaloría (kcal), que se conoce como caloría
grande y es utilizada en nutrición.

1 kcal = 1.000 cal

Joule, tras múltiples experimentaciones en las que el
movimiento de unas palas, impulsadas por un juego de pesas, se
movían en el interior de un recipiente con agua,
estableció el equivalente mecánico del calor,
determinando el incremento de temperatura que se producía
en el fluido como consecuencia de los rozamientos producidos por
la agitación de las palas:

1 cal = 4,184 J

El joule (J) es la unidad de energía en el Sistema
Internacional de Unidades, (S.I.).

El BTU, (o unidad térmica británica) es
una medida para el calor muy usada en Estados Unidos y en muchos
otros países de América. Se define como la
cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para
aumentar su temperatura en un grado Fahrenheit, y equivale a
252 calorías.

Calor específico

Artículo principal: Calor
específico

El calor específico es la energía
necesaria para elevar 1 ºC la temperatura de un gramo
de materia o sustancia. El concepto de capacidad
calorífica es análogo al anterior pero para una
masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la
estructura química de la misma).

El calor específico es un parámetro que
depende del material y relaciona el calor que se proporciona a
una masa determinada de una sustancia con el incremento de
temperatura:

donde:

• Q es el calor aportado al
  sistema.

• m es la masa del sistema.

• c es el calor específico del
  sistema.

• ?T es el incremento de temperatura que
  experimenta el sistema.

Las unidades más habituales de calor
específico son:

El calor específico de un material depende de su
temperatura; no obstante, en muchos procesos
termodinámicos su variación es tan pequeña
que puede considerarse que el calor específico es
constante. Asimismo, también se diferencia del proceso que
se lleve a cabo, distinguiéndose especialmente el "calor
específico a presión constante" (en un proceso
isobaro) y "calor específico a volumen constante (en un
proceso isocoro).

De esta forma, y recordando la definición de
caloría, se tiene que el calor específico del
agua es aproximadamente: