El calor se transfiere de cuerpos o zonas a diferentes temperaturas hasta alcanzar el equilibrio térmico. Puede transferirse por radiación, conducción o convección. El calor específico mide la energía necesaria para elevar la temperatura de una masa o mol de una sustancia, mientras que el calor latente se refiere a la energía necesaria para un cambio de estado sin variación de temperatura.
1. CALOR
El calor es el proceso de 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 hasta que ambos cuerpos se
encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una
bebida fría dejada en una habitación se entibia).
La energía puede ser transferida 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.
Calor especifico
El calor específico es la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de un gramo
de materia. 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:
es el calor aportado al sistema.
es la masa del sistema.
es el calor específico del sistema.
es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.
2. Calor específico molar
El calor específico de una sustancia es un índice importante de su constitución molecular
interna, y a menudo da información valiosa de los detalles de su ordenación molecular y
de las fuerzas intermoleculares. En este sentido, con frecuencia es muy útil hablar
decalor específico molar denotado por cm, y definido como la cantidad de energía
necesaria para elevar la temperatura de un mol de una sustancia en 1 grado es decir, está
definida por:
Capacidad calorífica
La capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor
dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el
suministro de calor. Se denota por , se acostumbra a medir en J/K, y se define como:
Dado que:
Calor latente,
Relativo a un cambio de estado, es la energía térmica necesaria para que un kilogramo de
una sustancia cambie de un estado de agregación a otro, suponiendo este cambio
realizado de manera reversible a temperatura y a presión constantes. Se expresa en J·kg-
1. El concepto de calor latente fue introducido hacia 1761 por el químico británico Joseph
Black.
3. Cuando una transferencia de energía térmica tiene lugar en un cuerpo, generalmente se
modifica su temperatura. Sin embargo, la energía térmica también puede dar lugar a un
cambio de fase sin que exista variación de la temperatura del cuerpo. Un cambio de fase,
por ejemplo de líquido a gas, requiere que se realice un trabajo en contra de las fuerzas
de atracción que existen entre las moléculas del cuerpo, es decir, hace falta que se
suministre una cierta cantidad de energía a las moléculas para separarlas, aún cuando no
se modifique la energía cinética de las mismas y, por tanto, la temperatura.
En el caso de sustancias puras se requiere una cantidad de energía térmica determinada
para cambiar la fase de una sustancia dada. Esta energía térmica Q es proporcional a la
masa m de la sustancia:
Q = m·L
donde L es el calor latente de cambio de estado y es una constante característica de la
sustancia y del cambio de fase que se trate.
Transmisión de calor
El calor puede ser transmitido de tres formas distintas: por conducción, por convección o
por radiación.
Conducción térmica: es el proceso que se produce por contacto térmico entre dos ó
más cuerpos, debido al contacto directo entre las partículas individuales de los
cuerpos que están a diferentes temperaturas, lo que produce que las partículas
lleguen al equilibrio térmico. Ej.: cuchara metálica en la taza de té.
Convección térmica: sólo se produce en fluidos (líquidos o gases), ya que implica
movimiento de volúmenes de fluido de regiones que están a una temperatura, a
regiones que están a otra temperatura. El transporte de calor está inseparablemente
ligado al movimiento del propio medio. Ej.: los calefactores dentro de la casa.
Radiación térmica: es el proceso por el
cual se transmite a través de ondas
electromagnéticas. Implica doble
transformación de la energía para llegar
al cuerpo al que se va a propagar:
primero de energía térmica a radiante y
luego viceversa.