¿Qué es la temperatura?
El calor produce movimiento en las moléculas; la temperatura es una magnitud que expresa la velocidad de las moléculas. La temperatura (T) de un cuerpo aumenta cuando las moléculas se mueven con mayor velocidad y disminuye cuando se muevan con lentitud. Para medir la temperatura (T) se usan termómetros, que miden la velocidad del movimiento de las moléculas de un cuerpo.
Termómetros
El termómetro más común es el de mercurio; consiste en un tubo con bulbo de vidrio que contiene este líquido en su interior. En él se utiliza la propiedad del mercurio de dilatarse o contraer su volumen con la temperatura; este modelo sirve para medir temperaturas comprendidas entre -38°C y 358°C. Para temperaturas inferiores se emplean termómetros de alcohol que llegan a medir hasta -110°C.
Escalas Termométricas
Para graduar los termómetros en las distintas escalas, se utiliza como patrón los puntos de fusión del hielo 0ºC y de ebullición del agua líquida 100ºC. Se introduce el termómetro a calibrar en agua en estado de ebullición y cuando la columna de mercurio deja de ascender, o sea que se estabiliza, se realiza una marca escrita de 100ºC en el vidrio. Luego se lo sumerge en un recipiente que contiene agua congelada (estado de fusión) y se realiza otra marca indicando 0ºC.
Escala Celsius (o centígrada):
Se asignan los valores de 0°C y 100°C a los puntos de congelación y de ebullición del agua respectivamente. El intervalo entre una y otra temperatura se divide en 100 partes iguales llamadas cada una grado centígrado.
Escala Fahrenheit:
Se asignan los valores de 32°F y 212°F a los puntos de congelación y de ebullición del agua respectivamente. El intervalo entre una y otra temperatura se divide en 180 partes iguales llamadas cada una grado fahrenheit.
Escala Kelvin (o absoluta):
Se indican los valores de 273°K y 373°K a los puntos de congelación y de ebullición del agua respectivamente. El intervalo entre una y otra temperatura se divide en 100 partes iguales llamadas cada una grado kelvin.
¿Qué es el calor?
Como decíamos al principio, ese movimiento o agitación de las moléculas en el cuerpo produce un calor o una energía térmica, por esto es que el calor es una forma de energía. Por el contrario, si las moléculas se mueven cada vez menos es porque al cuerpo lo estamos enfriando. Dentro de la Física, el frío no existe porque es sólo la sensación térmica en nuestro cuerpo, se trata de una expresión utilizada al indicar la falta de calor. Si invitamos a un hombre que vive en Canadá (-50ºC) a Tucumán un día en que la temperatura ambiente es de 4ºC, nosotros estaríamos bien abrigados con bufandas, él nos diría de remera ¡Esta haciendo calor en Tucumán!, entonces ¿A dónde hace frío? como decimos comúnmente. Se podría decir; en Física el frío existe recién a los 0ºK que equivalen a -273ºC, porque es la temperatura mas baja denominada cero absoluto aun no alcanzada tecnológicamente por ningún medio.
Calorimetría
La cantidad de calor (Q) que un cuerpo cualquiera recibe o cede se calculará multiplicando el calor específico (Ce) de la sustancia del cual este constituido el material por la cantidad de masa (m) contenida y por la variación de temperatura (Δt) aplicada.
Q = Ce . m . Δt
En donde la variación de temperatura (Δt) del cuerpo es la diferencia entre la temperatura final (Tf) y la temperatura inicial (Ti) respetando ese orden, porque si lo alternamos el resultado final será erróneo. Ambas temperaturas serán indicadas en grados centígrados (ºC) y la masa (m) siempre en gramos (gr).
Δt = Tf - Ti
La unidad de medida de la cantidad de calor (Q) que tiene un cuerpo cualquiera se mide en calorías (cal), en algunos casos se emplea la kilocalorías (Kcal) y su equivalencia es 1Kcal = 1000 cal.
Calor específico
El calor específico (Ce) para cada una de las distintas sustancias, es la cantidad de calorías necesarias para aumentar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de la sustancia. El calor específico se mide en cal/(gr.ºC) que resulta de despejarlo de la fórmula fundamental de la calorimetría:
Ce = Q / m . Δt
No será lo mismo un cuerpo construido en aluminio, hierro o cobre en el comportamiento calorífico, algunas sustancias harán que adquieran mas calorías en menos tiempo que otras.
Propagación del calor
El calor se transmite desde un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura, si ambos están a igual temperatura no pasará calor de uno a otro. Existen tres maneras diferentes de propagarse por: conducción, convección o radiación.
En la conducción el calor se transmite en los sólidos, a través del contacto de agitaciones de las moléculas rápidas calientes hacia las moléculas lentas frías sin desplazarse, sin transferencia de masa.
En la convección el calor se transmite a través de un flujo molecular debido al cambio en la densidad de las moléculas en los fluidos (líquidos y gases) que están a diferentes temperaturas.
Por último, en la transmisión por radiación el calor se transmite sin ningún medio o al vacío, mediante ondas electromagnéticas llamadas radiaciones térmicas, sin tener contacto con el cuerpo irradiante.