Escalas termométricasMedir la temperatura
La temperatura mide la agitación de las partículas de un cuerpo. Cuanto más rápido se mueven, mayor temperatura.
Celsius
Agua congela a 0°C, hierve a 100°C. La más usada en el día a día.
Fahrenheit
Agua congela a 32°F, hierve a 212°F. Usada en EE.UU.
Kelvin
Escala absoluta. 0 K = −273.15°C (cero absoluto). Usada en ciencia.
Herramienta: Escribe un valor en cualquier campo y las otras escalas se calcularán automáticamente.
CalorEnergía en tránsito
El calor (Q) es la energía que se transfiere entre cuerpos a diferente temperatura. Siempre fluye del cuerpo caliente al frío.
Donde m es la masa (kg), c es el calor específico del material (J/kg·°C), y ΔT es la variación de temperatura.
Conducción
Convección
Radiación
Calores específicosValores para materiales comunes
El calor específico (c) indica cuánta energía necesita 1 kg de un material para elevar su temperatura 1°C. Un valor alto significa que el material «almacena» más calor.
| Material | J/(kg·°C) | cal/(g·°C) |
|---|---|---|
| Agua | 4186 | 1,000 |
| Hielo | 2090 | 0,500 |
| Vapor de agua | 2010 | 0,481 |
| Alcohol | 2510 | 0,600 |
| Aceite | 1674 | 0,400 |
| Asfalto | 920 | 0,220 |
| Aluminio | 897 | 0,214 |
| Vidrio | 840 | 0,201 |
| Cromo | 452 | 0,108 |
| Hierro | 449 | 0,107 |
| Cobre | 385 | 0,092 |
| Bronce | 360 | 0,086 |
| Plomo | 127 | 0,030 |
Nota: 1 cal = 4,186 J. Para convertir: cal/(g·°C) × 4186 = J/(kg·°C)
Efectos del calorQué ocurre al calentar un cuerpo
Aumento de temperatura
Las partículas se agitan más rápido. La temperatura sube.
Dilatación
El cuerpo aumenta de volumen: ΔL = L0 · α · ΔT
Cambio de estado
Si se alcanza el punto de fusión o ebullición, la materia cambia de estado.
Estados de la materiaSólido, líquido y gaseoso
Sólido
Forma y volumen definidos. Partículas muy juntas y ordenadas.
Líquido
Volumen definido, forma variable. Partículas juntas pero desordenadas.
Gaseoso
Sin forma ni volumen definidos. Partículas muy separadas y rápidas.
Cambios de estadoTransiciones entre fases
| Cambio | De → A | Calor |
|---|---|---|
| Fusión | Sólido → Líquido | Absorbe |
| Solidificación | Líquido → Sólido | Libera |
| Vaporización | Líquido → Gas | Absorbe |
| Condensación | Gas → Líquido | Libera |
| Sublimación | Sólido → Gas | Absorbe |
| Deposición | Gas → Sólido | Libera |
Dato clave: Durante un cambio de estado, la temperatura no cambia aunque se siga añadiendo calor. Toda la energía se usa para romper o formar enlaces entre partículas.
Equilibrio térmicoIntercambio de calor entre cuerpos
Cuando dos cuerpos a diferente temperatura se ponen en contacto, el calor fluye del cuerpo caliente al frío hasta que ambos alcanzan la misma temperatura final (Tf). En ese punto se alcanza el equilibrio térmico.
En un sistema aislado (sin pérdidas al exterior), la energía se conserva: toda la energía que cede el cuerpo caliente la absorbe el cuerpo frío.
Ecuación de equilibrio
Significado
Calor latente del agua — valores necesarios cuando hay cambio de estado:
| Transición | Calor latente (J/kg) | Calor latente (kJ/kg) |
|---|---|---|
| Fusión / Solidificación | 334 000 | 334 |
| Vaporización / Condensación | 2 257 000 | 2257 |
Procesos combinados: Para convertir hielo a −10°C en vapor a 110°C se necesitan cinco etapas de calor:
- Calentar hielo de −10°C a 0°C → Q1 = m · chielo · ΔT
- Fundir hielo a 0°C → Q2 = m · Lf
- Calentar agua de 0°C a 100°C → Q3 = m · cagua · ΔT
- Hervir agua a 100°C → Q4 = m · Lv
- Calentar vapor de 100°C a 110°C → Q5 = m · cvapor · ΔT
Curva de calentamientoDiagrama interactivo de cambios de estado del agua
Mueve el control para añadir calor al agua (empezando como hielo a −20°C) y observa cómo sube la temperatura, con mesetas en los cambios de estado donde la temperatura se mantiene constante.
Practica lo aprendido: