Todo sobre la Energía Térmica

Hola taringueros, aca les traigo un nuevo post, donde explicare todo lo relacionado a la Energia Termica. Una explicacion sencilla y breve, para que puedan entender un poco de este tipo de energia, que la vemos continuamente.


Antes de empezar...

... tendremos que volver a repasar ( o aprender ) algunos conceptos basicos de la fisica, para luego entender el tema por completo:

Materia: Todo lo que ocupa un lugar en el espacio.Tiene peso, volumen y se puede dividir.

Sustancia: Son los distintos tipos de materia que se pueden diferenciar a travez de los sentido. Por ejemplo: Agua, aluminio, madera, etc.

Cuerpo: Es una porcion de la sustancia con forma y tamaño propio.Por ejemplo: Cubo de hielo (agua), ventana (aluminio), mueble (madera).

Masa: Es la cantidad de materia que posee un cuerpo.


Definición

¿Que es la energia termica?

En fin, es un tipo de energia particular, que consiste en la energia cinetica (movimiento) de las moleculas de un cuerpo.
Tambien es llamada energia calorica, que se ve muy bien representada por el sol (que tambien manifiesta energia luminica).



En general, la mayoria de las personas, relacionan la energia termica con el calor y, a su vez, confunden este termino con el de temperatura.

¿Por que digo "confunden"?

Esos dos terminos los usamos en la vida cotidiana como si significaran lo mismo: "hace calor", "la llama da calor"; pero son dos conceptos distintos , aunque si relacionados.

Calor: El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.



Temperatura: Es una medida de la energia cinetica que poseen las particulas. Por ejemplo: un cuerpo tendra mayor temperatura si sus particulas se mueven mas rapido.



Ahora que hemos diferenciado los terminos, podemos empezar a profundizar el tema. Sabemos que entre estos conceptos hay una relacion, pero ¿Cual es?

Relacion entre calor, temperatura y masa

Sabemos que la temperatura de un cuerpo es la medida de la energia cinetica de sus particulas pero, a su vez, la cantidad de particulas que forman un objeto, depende de su masa.
Luego, si entregamos el mismo calor a dos cuerpos, pero con distinta masa, el incremento de la temperatura dependera de la cantidad de materia que forme al objeto.

Por ejemplo:


Tenemos el cuerpo 1 y el 2. El primero tiene mayor masa que el segundo. A los dos se les entrega la misma cantidad de calor, pero , la temperatura va a variar segun la masa de los objetos.

Conclusion: El cuerpo 1 almacenara mas calor, pero no aumentara tanto su temperatura. En el cuerpo 2, la temperatura cambiara mas rapido que en el cuerpo 1, al no poder albergar la misma cantidad de calor.





Formas de "presentacion" de la materias

La materia puede presentar, hallarse, de maneras muy diversas.Algunos objetos se presentan en estado solido, liquido o gaseoso. A estas formas se las denomina estado de agregacion de la materia.

Solidos: Son rigidos y conservan su forma. Sus particulas estan muy cercanas y entre ellas se ejercen grandes fuerzas de atraccion que las mantiene unidas.

Liquidos: Adaptan su forma del recipiente en el que se encuentra porque sus particulas se desplazan unas sobre otras.

Gaseosos: Sus particulas tienden alejarse unas de otras.




¿Y esto que tiene que ver con el tema?

Bueno, si se aplica calor a un objeto, puede que pase de un estado a otro.

Cambios de estado

Para diferenciarlos bien, tenemos que tener en cuenta que para que se lleven a cabo estas transformaciones, algunos materiales deberan recibir calor, y otros, se les debe quitar calor.

Materiales recibiendo calor

Fusion: Pasaje estado solido a liquido.

Vaporizacion: Pasaje liquido a gaseoso.

Quitando calor a los materiales

Condensacion: Pasaje gaseoso a liquido.

Solidificacion: Pasaje estado liquido a solido.

Luego tenemos transformacionesque van directamente desde el estado solido a gaseoso (sublimacion) o viceversa (sublimacion inversa), sin pasar por el liquido.





Concentracion y dilatacion termica

En la mayoria de los casos, cuando asciende la temperatura, el volumen de un cuerpo aumente en forma proporcional. Este fenomento de llama dilatacion termica. La contraccion termica es el efecto contrario: cuando la temperatura desciende, el volumen del cuerpo disminuye.

Por ejemplo: Las baldosas sufren efectos de contraccion y dilatacion. Para evitar rajaduras y roturas por esos fenomenos, las baldosas se sepran con un material elastico que puede estar fabricado a base de caucho.




Los termómetros

Estos instrumentos sirven para medir la temperatura y su funcionamiento, en general, se basa en los fenomenos de dilatacion y contraccion termica.
Esta compuesto por un bulbo, en el que se encuentra depositada una cierta cantidad de alcohol o de aluminio, conectado a un tubito delgado, llamado capilar.
Cuando el bulbo toca un cuerpo caliente, adquiere la temperatura de ese cuerpo, y el liquido se dilata dentro del capilar. La escala graduada permite conocer la temperatura del bulbo, que es la misma que tiene el cuerpo.

Termometros clinicos: Incorpora un estrangulamiento en el capilar para evitar que el mercurio retroceda. Por eso luego de utilizarlo hay que sacudirlo, para que baje el material.

Termometros de laboratorio o meteorologicos: No existe tal estrangulamiento, y el liquido se puede desplazar hacia ambos lados. Por eso, indican permanentemente la temperatura del cuerpo.

Luego existen termometros electronicos (sensor), etiquetas autoadhesivas y pirometros (miden temperaturas altas, situacion en que otros de destruirian, analizando el color de la luz).




Escales de temperatura

Se puede medir las temperatura, pero se necesitan escalas. Es importante que estas tengan un punto inferior y superior, donde ocurren los cambio de estado.
Hubo varias escalas a lo largo del tiempo, como la de Rømer , la de Reaumur , pero explicare las dos mas utilizadas:

Escala Fahrenheit: Creada por Gabriel Fahrenheit en 1724. El 0 ºF equivale a la temperatura de congelamiento de una solucion de agua y sal, y el valor 100 ºF corresponde a la temperatura media del organismo. Mas tarde los puntos de congelamiento y ebullicion fueron modificados, para que sean valores enteros (32 ºF y 212 ºF respectivamente), a partir de los puntos de congelacion y de evaporacion de una solucion de cloruro de amonio.

Escala Centígrada: La mas utilizada actualmente. Propuesta por el sueco Anders Celsius cerca de su muerte. Su unidad es el grado centígrado o grado Celsius (ºC). El valor 0 ºC es la temperatura a la que se congela el agua, y el valor correspondiente a la temperatura a la que el liquido hierve es de 100 ºC. Ambos valores corresponden a agua pura. Aunque mayor altura el agua hierve a menor temperatura, es decir que en La Paz el agua alcanza punto de ebullicion a los 92 grados celsius.

Por ultimo, veremos la escala de Kelvin o "absoluta":

Propuesta por William Thomson , lord Kelvin, en 1848. Kelvin calculo la minima temperatura que puede alcanzar la materia, que es la de -273 ºC, conocida como cero absoluto y se le asigna el valor 0 Kelvin (0 K)

Lo interesante de esto, es que el tamaño de la unidad en la escala Kelvin, es el mismo que el del grado centigrado. Es decir, si un cuerpo varia su temperatura en 8 K, tambien lo hace en 8 ºC.

Aqui una imagen de las equivalencias entre las escalas:



Dos conceptos importantes

Antes de seguir hay que mencionar dos conceptos importantes, el equilibrio termico y el calor especifico.

Equilibrio termico: Al principio, cuando definimos el calor, deciamos que era la circulacion de energia entre dos cuerpos con distintas temperaturas. Este proceso se interrumple, cuando los dos cuerpos, tienen la misma temperatura. Es decir, se alcanza una situacion de estabilidad, definida como equilibrio termico.

Calor especifico: Esto lo definimos como la cantidad de calor necesaria para producir un aumento de 1 ºC en un material determinado. Para comparar esto entre dos materiales, estos deben tener la misma masa y la misma cantidad de calor entregado.
Por ejemplo: El agua tiene un elevado calor especifico, es decir, al recibir calor, cambia poco su temperatura. En cambio , los metales, tienen calores especificos muy bajos, por eso, al recibir calor su temperatura se incrementa rapidamente.



Formas de propagacion del calor

Como ultima parte de este post, quiero acudir a este tema. El calor se puede propagar de diferentes maneras, como un cuerpo tambien lo puede intercambiar de distintas formas. En estas formas, encontramos a la conduccion, conveccion y radiacion.

Conduccion: Es la transferencia del calor de un cuerpo a otro.

Conveccion: Proceso en el que se transporta el calor por medio de corrientes ascendentes y descendentes en el interior de un gas o un liquido.

Rradiacion: Propagacion de calor en formas de rayos infrarrojos a travez del vacio, generalmente. Esto significa que no es necesario que haya un medio entre la fuenta emisora y el cuerpo que las recibe. Un ejemplo de esto es el sol, una plancha o un motor en funcionamiento, que "desprenden" rayos infrarrojos.