¿Qué es el calor?

El calor es la transferencia de energía térmica entre objetos debido a una diferencia de temperatura. Siempre fluye del objeto caliente al frío hasta que se alcanza el equilibrio térmico (igual temperatura).

1. Mecanismos de transferencia de calor

El calor puede moverse de tres maneras:

MecanismoIdea principalMedio
ConducciónContacto directoSólidos (principalmente)
ConvecciónMovimiento de fluidosLíquidos y Gases
RadiaciónOndasVacío y medios transparentes

A. Conducción

Transferencia a través del contacto directo donde las partículas vibran y pasan energía a sus vecinas. Los metales son excelentes conductores porque tienen "electrones libres" que mueven la energía rápidamente.

Curiosidades y ejemplos de conducción
  • Conductividad térmica (k): Un valor que mide qué tan rápido se mueve el calor. El cobre (k=400) es mucho más rápido que la madera (k=0,1).
  • La cuchara "fría": Una cuchara de metal se siente más fría que una de madera incluso si ambas están a 20°C porque el metal aleja el calor de tu mano más rápido.
  • Doble acristalamiento: Las ventanas utilizan una capa de aire entre dos paneles de vidrio. Como el aire es un pésimo conductor, mantiene la casa caliente.

B. Convección

Transferencia a través del movimiento real de un fluido (líquido o gas). El fluido caliente se expande, se vuelve menos denso y asciende, mientras que el fluido frío desciende. Esto crea corrientes de convección.

Curiosidades y ejemplos de convección
  • Brisas marinas: Durante el día, la tierra se calienta más rápido que el mar. El aire caliente sobre la tierra asciende y el aire fresco del mar sopla para reemplazarlo.
  • Radiadores: Generalmente se colocan en la parte inferior de una habitación para que el aire caliente pueda subir y circular de forma natural.
  • Agua hirviendo: Puedes ver "corrientes" en una olla mientras el agua caliente del fondo se mueve hacia arriba.

C. Radiación

Transferencia a través de ondas electromagnéticas (principalmente infrarrojas). Es la única forma en que el calor puede viajar a través del vacío (como el espacio).

Curiosidades y ejemplos de radiación
  • El Sol: Sentimos el calor del Sol a pesar de que hay 150 millones de kilómetros de espacio vacío entre nosotros.
  • Colores: Las superficies negras absorben la radiación (y se calientan), mientras que las superficies blancas/brillantes la reflejan.
  • Visión nocturna: Las cámaras térmicas "ven" la radiación infrarroja emitida por cuerpos calientes como humanos o animales.

2. Leyes de la termodinámica

LeyEnunciadoEjemplo
Ley CeroLos sistemas tienden a alcanzar el equilibrio térmicoDos cuerpos a diferentes temperaturas en contacto terminan a la misma temperatura
1ª LeyLa energía se conserva: puede transformarse pero nunca crearse ni destruirseLa energía química del combustible se convierte en calor y energía mecánica en un motor
2ª LeyLa energía tiende a dispersarse y volverse menos útil (la entropía aumenta)El calor fluye naturalmente de caliente a frío, nunca al revés por sí solo

1. El calor siempre fluye... (1 puntos)

2. Si tocas una cuchara metálica y otra de madera que están en la misma habitación, ¿por qué la metálica parece más fría? (1 puntos)

3. ¿Qué mecanismo explica principalmente que una sartén transmita calor desde la base al mango metálico? (1 puntos)

4. ¿Qué mecanismo explica el movimiento del aire cuando un radiador calienta una habitación? (1 puntos)

5. ¿Cómo llega el calor del Sol a la Tierra? (1 puntos)

6. ¿Qué afirmación describe mejor la convección? (1 puntos)

7. ¿Por qué el aire caliente asciende en una habitación? (1 puntos)

8. ¿Qué superficie suele absorber más radiación térmica? (1 puntos)

9. Dos cuerpos a distinta temperatura se ponen en contacto y, tras un tiempo, quedan a la misma temperatura. ¿Qué ley describe esto? (1 puntos)

10. ¿Qué afirma la primera ley de la termodinámica? (1 puntos)

11. ¿Qué situación es un ejemplo claro de la segunda ley de la termodinámica? (1 puntos)

12. Si abres la puerta del frigorífico, ¿puede enfriar por sí sola toda la cocina de manera continua? (1 puntos)

13. ¿Qué mecanismo predomina cuando notas el calor de una fogata sin tocar el aire caliente que asciende? (1 puntos)

14. En una ventana con doble acristalamiento, el aire entre los vidrios ayuda a aislar porque... (1 puntos)

15. ¿Qué opción relaciona correctamente mecanismo y ejemplo? (1 puntos)

16. ¿Qué ocurrirá si dos objetos aislados térmicamente ya están a la misma temperatura? (1 puntos)