Selectividad: Calor temperatura y equilibrio térmico

Definición de calor.

El calor es la energía transferida entre dos cuerpos debido a una diferencia de temperatura.

Definición de temperatura.

La temperatura es una magnitud que indica el estado térmico de un cuerpo, medida en grados Celsius (°C).

¿Calor y temperatura son lo mismo?

Falso. El calor es energía en transferencia; la temperatura es una medida del calor en un cuerpo.

Relación entre calor y temperatura.

Un aumento del calor en un cuerpo genera un aumento en su temperatura, dependiendo de su capacidad calorífica.

Capacidad calorífica.

Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una sustancia en 1 °C. Se mide en J/°C.

¿Qué es la energía interna?

Es la energía total de todas las moléculas de un sistema, relacionada con su temperatura y estado.

Ejemplo de calor específico.

El calor específico del agua es 4.18 J/g·°C. Necesitamos 4.18 J para aumentar 1 g de agua en 1 °C.

Calor absorbido por un cuerpo.

Se calcula como: $\displaystyle Q = m imes c imes riangle T$, donde $\displaystyle Q$ es el calor, $\displaystyle m$ la masa, $\displaystyle c$ el calor específico y $\displaystyle riangle T$ la variación de temperatura.

¿Qué mide un termómetro?

Un termómetro mide la temperatura de un cuerpo, utilizando escalas como Celsius o Kelvin.

Diferencia entre calor y trabajo.

El calor es energía transferida por diferencia de temperatura; el trabajo es energía transferida por fuerzas actuando sobre un sistema.

¿Qué ocurre al aumentar la temperatura de un gas?

Aumenta su energía cinética y, por ende, su presión si el volumen se mantiene constante.

Ejemplo de intercambio de calor.

Si un cuerpo caliente entra en contacto con uno frío, el calor fluirá del caliente al frío hasta alcanzar equilibrio térmico.

¿Qué es un sistema aislado?

Un sistema que no intercambia ni calor ni materia con su entorno.

¿Qué es un cambio de fase?

Es una transformación en la que la sustancia cambia de estado (sólido, líquido, gas) sin cambiar su temperatura hasta completar el cambio.

Efecto de la presión en la temperatura de ebullición.

A mayor presión, mayor temperatura de ebullición. En una olla a presión, el agua hierve a temperaturas superiores a 100 °C.

¿Qué sucede en un equilibrio térmico?

Los cuerpos en contacto tienen la misma temperatura y no hay transferencia de calor entre ellos.

¿Qué es la conducción térmica?

Es el modo de transferencia de calor a través de un material sin movimiento del propio material. Ejemplo: Calor que pasa a través de una varilla metálica.

Conducción vs. Convección

La conducción ocurre en sólidos; la convección en líquidos y gases. - Conducción: transferencia por contacto directo. - Convección: movimiento de fluidos.

¿Qué es la convección?

Es la transferencia de calor mediante el movimiento de fluidos. Se puede clasificar en natural (debido a diferencias de temperatura) y forzada (por un ventilador, por ejemplo).

¿Qué es la radiación térmica?

Es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas. No requiere medio material. Ejemplo: La energía del sol que llega a la Tierra.

Causa → Efecto: calentamiento de un líquido

Cuando un líquido se calienta, sus moléculas se mueven más rápido, lo que puede llevar a la convección interna y la formación de corrientes de convección.

Ejemplo de conducción

Si colocas un extremo de una cuchara de metal en agua caliente, el otro extremo se calienta por conducción.

¿Qué factores afectan la transferencia de calor por conducción?

1. Material (conductividad térmica) 2. Área de contacto 3. Diferencia de temperatura 4. Espesor del material

¿Verdadero o falso? La radiación requiere un medio para transferir calor.

Falso. La radiación térmica puede transferir calor en el vacío.

Diferencia entre convección natural y forzada

Convección natural: ocurre por diferencias de densidad. Convección forzada: se utiliza un agente externo, como un ventilador.

¿Qué es el calor específico?

Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 kg de una sustancia en 1°C. Se usa la fórmula: $\displaystyle Q = mc heta$.

Aplicaciones de la radiación térmica

1. Calentadores solares 2. Microondas 3. Termómetros de infrarrojos

¿Cómo se mide la transferencia de calor?

Se mide en julios (J) y está relacionada con los cambios de temperatura y la masa de los cuerpos involucrados.

Completa la frase: La convección se basa en...

...el movimiento de fluidos provocados por diferencias de temperatura.

¿Cuál es la conducción en un entorno cotidiano?

Ejemplo: Calor en la cocina al tocar una olla caliente. Los materiales con alta conductividad, como el cobre, son los más eficaces.

¿Qué es el equilibrio térmico?

Estado en el que dos cuerpos a distintas temperaturas intercambian calor hasta que ambos alcanzan la misma temperatura.

Ley cero de la termodinámica

Si A está en equilibrio térmico con B, y B con C, entonces A está en equilibrio térmico con C.

¿Cómo se define el calor?

Es la energía transferida entre sistemas debido a una diferencia de temperatura, medida en joules (J).

¿Verdadero o falso? El calor puede ser medido directamente.

Falso. El calor se mide a través de cambios de temperatura utilizando termómetros.

Comparación: calor vs. temperatura

- Calor: energía en transferencia. - Temperatura: medida de la energía cinética media.

¿Qué establece la primera ley de la termodinámica?

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. $\displaystyle E_{in} = E_{out} + riangle E$.

¿Cuál es la fórmula de la energía térmica?

$\displaystyle E = mc heta$, donde $\displaystyle m$ es la masa, $\displaystyle c$ es la capacidad calorífica, y $\displaystyle heta$ la variación de temperatura.

Causa → Efecto: aumento de temperatura en un cuerpo

Causa: se añade calor. Efecto: aumento de energía cinética de las moléculas y, por tanto, temperatura.

¿Qué es la temperatura de fusión del agua?

0 °C. Es la temperatura a la que el agua cambia de estado sólido a líquido.

¿Qué describe la segunda ley de la termodinámica?

El calor no puede fluir espontáneamente de un cuerpo frío a uno caliente, estableciendo la dirección del flujo de calor.

Leyes de la termodinámica: ejemplos

- Ley cero: equilibrio térmico. - Primera ley: conservación de energía. - Segunda ley: dirección del flujo de calor.

¿Qué es el calor específico?

Es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 kg de sustancia en 1 °C, medida en J/(kg·°C).

¿Qué ocurre en una mezcla térmica?

Los cuerpos a diferentes temperaturas alcanzan un equilibrio térmico, cediendo o absorbiendo calor hasta igualar sus temperaturas.

¿Qué es la entropía?

Medida del desorden en un sistema. La entropía tiende a aumentar en procesos espontáneos según la segunda ley de la termodinámica.