Calor

A calor é unha transmisión de enerxía dun sistema a outro como consecuencia dunha diferenza de temperatura entre ambos sistemas. Este fluxo sempre ocorre desde o corpo de maior temperatura cara ao corpo de menor temperatura, existindo transferencia de calor até que ambos corpos se encontren en equilibrio térmico.

A enerxía pode ser transferida por diferentes mecanismos, entre os que cabe destacar a radiación, a condución e a convección, aínda que na maioría dos procesos reais, todos se encontran presentes en maior ou menor grao.

A enerxía que pode intercambiar un corpo coa súa contorna depende do tipo de transformación que se efectúe sobre ese corpo e polo tanto depende do camiño. Nótese que os corpos non teñen calor, senón enerxía interna. A calor é parte de dita enerxía interna (enerxía calorífica) transferida dun sistema a outro, o que sucede coa condición de que haxa diferenza de temperatura.

Tradicionalmente a cantidade de enerxía transmitida por este medio mídese en calorías. Para a súa conversión ó Sistema Internacional, unha caloría equivale a 4,186 J.

A unidade de medida da calor no Sistema Internacional de Unidades é a mesma que a da enerxía e o traballo: o joule.

Outra unidade amplamente utilizada para medir a cantidade de enerxía térmica intercambiada é a caloría (cal), que é a cantidade de enerxía que lle hai que dar a un gramo de auga para elevar a súa temperatura 1 °C. Diferentes condicións iniciais provocan diferentes valores para a caloría. A caloría tamén é coñecida por comparala coa quilocaloría (kcal), que se coñece como caloría grande, e é utilizada en nutrición.

Joule, tras múltiples experimentos nos que o movemento dunhas pas, impulsadas por un xogo de pesos, se movían no interior dun recipiente con auga, estableceu o equivalente mecánico da calor, determinando o incremento de temperatura que se producía no fluído como consecuencia dos rozamentos producidos pola axitación das pas:

O BTU, (ou unidade térmica británica) é unha medida para a calor moi usada nos Estados Unidos como noutros países da súa influencia. Defínese como a cantidade de calor que se debe agregar a unha libra de auga para aumentar a súa temperatura un grao Fahrenheit, e equivale a 252 calorías.

A calor específica é a enerxía precisa para elevar 1 °C a temperatura dun gramo de materia. O concepto de capacidade calorífica é análogo a este, pero para unha masa dun mol de substancia (neste caso é necesario coñecer a estrutura química da mesma).

A calor específica é un parámetro que depende do material e relaciona a calor que se proporciona a unha masa determinada dunha substancia co incremento de temperatura:

${\displaystyle Q=m\int _{T_{\mathrm {i} }}^{T_{\mathrm {f} }}c\,\mathrm {d} T}$

onde:

• ${\displaystyle Q}$ é a calor achegada ao sistema.
• ${\displaystyle m}$ é a masa do sistema.
• ${\displaystyle c}$ é a calor específica do sistema.
• ${\displaystyle \Delta T}$ é o incremento de temperatura que experimenta o sistema.

As unidades máis habituais de calor específica son J · kg⁻¹ · K⁻¹ e cal · g⁻¹ · °C⁻¹.

A calor específico dun material depende da temperatura; non obstante, en moitos procesos termodinámicos, a súa variación é tan pequena que pode considerarse que a calor específica é constante. Tamén se diferencia do proceso que se leva a cabo, distinguíndose a "calor específica a presión constante" (nun proceso isobárico) e "calor específica a volume constante (nun proceso isocórico).

${\displaystyle Q=m\cdot c\cdot \Delta T}$

Desta forma, e recordando a definición de caloría, tense que a calor específica da auga é aproximadamente:

${\displaystyle c_{H_{2}O}=1\,\mathrm {\frac {cal}{g\cdot {}^{\circ }C}} }$

A calor específica dunha substancia é un índice importante da súa constitución molecular interna, e dá información dos detalles da súa ordenación molecular e forzas intermoleculares. Neste sentido, con frecuencia é moi útil falar de calor específica molar denotado por c_m, e definido como a cantidade de enerxía necesaria para elevar a temperatura dun mol dunha substancia un grao, é dicir:

${\displaystyle c_{m}={Q \over {n\Delta T}}}$

onde n indica a cantidade de moles.

A capacidade calorífica dunha substancia é unha magnitude que indica a maior ou menor dificultade que presenta dita substancia para experimentar cambios de temperatura baixo a subministración de calor. Denótase por ${\displaystyle C}$, acostúmase medir en J/K, e defínese como:

${\displaystyle C={\frac {Q}{\Delta T}}}$