Calor y energía térmica

1. Energía térmica y temperatura no son lo mismo

• Energía térmica: suma de todas las energías de movimiento de las partículas de un objeto. Depende de cuántas partículas hay y qué tan rápido se mueven.
• Temperatura: mide qué tan rápido se mueven en promedio esas partículas. No depende del tamaño. Se mide en °C o en K.

Analogía de la fiesta: la temperatura es qué tan animado baila en promedio cada persona; la energía térmica es toda la animación sumada.

• Por eso una piscina tibia tiene más energía térmica que una taza de café hirviendo.

2. ¿Qué es el calor?

• Calor: energía térmica en tránsito por diferencia de temperatura.
• Siempre va del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
• No se guarda adentro: al llegar se vuelve energía térmica del otro cuerpo.
• El frío no viaja.
• Unidad oficial: julio (J). Antes: caloría (cal). Relación: 1 cal = 4186 J.
• Signo: Q > 0 si el cuerpo recibe energía; Q < 0 si la pierde.
• Equilibrio térmico: ambos cuerpos quedan con la misma temperatura y ya no hay calor neto.

3. Cómo calcular el calor transferido

• Calor específico (c): energía que necesita cada kilogramo de un material para subir un grado. Unidad: J/(kg °C).
• El agua tiene c grande: cuesta calentarla. Un metal tiene c pequeño: se calienta rápido.

Fórmula sin cambio de estado:

$$Q = m c \Delta T$$

• Q: calor transferido, en J
• m: masa, en kg
• c: calor específico, en J/(kg °C)

$$\Delta T = T_f - T_i$$

donde Tf es temperatura final y Ti es temperatura inicial.

• Si Tf es mayor que Ti, Q es positivo y el cuerpo se calentó.

4. Ejemplo esencial

• m = 0,5 kg de agua, Ti = 20 °C, Tf = 80 °C, c = 4186 J/(kg °C).
• Delta T = 80 - 20 = 60 °C.
• Q = 0,5 x 4186 x 60 = 125580 J, aproximadamente 125,6 kJ.

5. Conceptos clave

• Energía térmica es la suma; temperatura es el promedio.
• Calor no es algo guardado, es energía en viaje de lo caliente a lo frío.
• Se mide en J, positivo si se recibe y negativo si se pierde.
• Se calcula con Q = m c Delta T.