Tema 15
Energía Interna. Calor y Temperatura. Desarrollo Histórico del concepto de Calor. Equilibrio
Térmico. Propagación del calor. Efectos del calor sobre los cuerpos. Conductores y aislantes.
Aplicaciones.
Índice
I. Introducción .......................................................................................................................... 1
II. Desarrollo .............................................................................................................................. 2
1. Energía Interna .................................................................................................................. 2
1.1. Conceptos básicos en Termodinámica ...................................................................... 2
1.2. Trabajo ...................................................................................................................... 3
1.3. Energía Interna .......................................................................................................... 3
2. Calor y Temperatura ......................................................................................................... 4
2.1. Temperatura.............................................................................................................. 4
2.2. Calor .......................................................................................................................... 5
3. Desarrollo histórico del concepto de calor ....................................................................... 5
4. Equilibrio Térmico ............................................................................................................. 6
5. Propagación del calor ........................................................................................................ 7
5.1. Conducción ................................................................................................................ 7
5.2. Convección ................................................................................................................ 7
5.3. Radiación ................................................................................................................... 8
6. Efectos del calor sobre los cuerpos ................................................................................... 8
6.1. Dilatación................................................................................................................... 8
6.2. Cambios de temperatura .......................................................................................... 9
6.3. Cambio de Estado.................................................................................................... 10
7. Conductores y Aislantes .................................................................................................. 10
8. Aplicaciones..................................................................................................................... 11
8.1. Aislantes Térmicos................................................................................................... 11
8.2. Calefacciones ........................................................................................................... 11
8.3. Efecto Invernadero .................................................................................................. 11
III. Conclusión ....................................................................................................................... 12
I. Introducción
1
, Cuando alguien habla de calor de forma coloquial, normalmente se refiere a verano, y a un
aumento de la sudoración debido a las altas temperaturas que se pueden alcanzar en los meses
de julio y agosto por ejemplo en Andalucía. Como es evidente, en Física el calor no puede ser un
concepto tan sencillo, además de haber necesitado de años y de varias teorías previas hasta
alcanzar el concepto de calor que se tiene hoy en día.
Aunque pueda parecer paradójico, la diferencia entre calor y temperatura radica en su
semejanza, ya que ambas están tan íntimamente relacionadas, que no se puede concebir la una
sin la otra, puesto que la presencia de calor implica directamente una diferencia de temperatura
siempre que dos cuerpos estén en contacto.
Con los años se han ido desarrollando numerosas teorías, así como aplicaciones, ya que hoy en
día es totalmente necesario el uso de la transmisión del calor para estudiar por qué se producen
los cambios de estado, y a qué temperatura, así como para el desarrollo de máquinas térmicas,
o simplemente sobrellevar el frío invierno, el cual prácticamente sería imposible en ciertos
países. Todos estos conceptos serán analizados a lo largo del presente tema.
II. Desarrollo
1. Energía Interna
1.1. Conceptos básicos en Termodinámica
La Termodinámica clásica estudia los fenómenos relacionados con el calor, la temperatura
y los intercambios energéticos desde un punto de vista macroscópico, sin ocuparse de la
constitución de la materia.
Un sistema termodinámico es una porción del espacio, el cual puede ser abierto (permite
intercambio de energía y de materia), cerrado (solo permite intercambio energético) o aislado
(no permite ningún intercambio).
Otra forma de clasificarlo sería como sistema heterogéneo, con propiedades físicas y químicas
uniformes, heterogéneo, donde varios sistemas conectados pueden cambiar las propiedades
físicas de forma abrupta.
Un sistema intercambia energía con el exterior de dos formas diferentes, mediante calor
(cuando existe una diferencia de temperatura) y mediante trabajo (produciendo un
desplazamiento).
Por último, las variables de estado son aquellas que representan las propiedades macroscópicas
de un sistema, como la presión, la temperatura o el volumen. El trabajo y el calor intercambiados
en un proceso no son funciones de estado, ya que dependen tanto de los estados inicial y final,
como del proceso que se ha llevado a cabo. Se realizará un proceso cuando mínimo una de las
variables de estado se vea alteradas.
2
Energía Interna. Calor y Temperatura. Desarrollo Histórico del concepto de Calor. Equilibrio
Térmico. Propagación del calor. Efectos del calor sobre los cuerpos. Conductores y aislantes.
Aplicaciones.
Índice
I. Introducción .......................................................................................................................... 1
II. Desarrollo .............................................................................................................................. 2
1. Energía Interna .................................................................................................................. 2
1.1. Conceptos básicos en Termodinámica ...................................................................... 2
1.2. Trabajo ...................................................................................................................... 3
1.3. Energía Interna .......................................................................................................... 3
2. Calor y Temperatura ......................................................................................................... 4
2.1. Temperatura.............................................................................................................. 4
2.2. Calor .......................................................................................................................... 5
3. Desarrollo histórico del concepto de calor ....................................................................... 5
4. Equilibrio Térmico ............................................................................................................. 6
5. Propagación del calor ........................................................................................................ 7
5.1. Conducción ................................................................................................................ 7
5.2. Convección ................................................................................................................ 7
5.3. Radiación ................................................................................................................... 8
6. Efectos del calor sobre los cuerpos ................................................................................... 8
6.1. Dilatación................................................................................................................... 8
6.2. Cambios de temperatura .......................................................................................... 9
6.3. Cambio de Estado.................................................................................................... 10
7. Conductores y Aislantes .................................................................................................. 10
8. Aplicaciones..................................................................................................................... 11
8.1. Aislantes Térmicos................................................................................................... 11
8.2. Calefacciones ........................................................................................................... 11
8.3. Efecto Invernadero .................................................................................................. 11
III. Conclusión ....................................................................................................................... 12
I. Introducción
1
, Cuando alguien habla de calor de forma coloquial, normalmente se refiere a verano, y a un
aumento de la sudoración debido a las altas temperaturas que se pueden alcanzar en los meses
de julio y agosto por ejemplo en Andalucía. Como es evidente, en Física el calor no puede ser un
concepto tan sencillo, además de haber necesitado de años y de varias teorías previas hasta
alcanzar el concepto de calor que se tiene hoy en día.
Aunque pueda parecer paradójico, la diferencia entre calor y temperatura radica en su
semejanza, ya que ambas están tan íntimamente relacionadas, que no se puede concebir la una
sin la otra, puesto que la presencia de calor implica directamente una diferencia de temperatura
siempre que dos cuerpos estén en contacto.
Con los años se han ido desarrollando numerosas teorías, así como aplicaciones, ya que hoy en
día es totalmente necesario el uso de la transmisión del calor para estudiar por qué se producen
los cambios de estado, y a qué temperatura, así como para el desarrollo de máquinas térmicas,
o simplemente sobrellevar el frío invierno, el cual prácticamente sería imposible en ciertos
países. Todos estos conceptos serán analizados a lo largo del presente tema.
II. Desarrollo
1. Energía Interna
1.1. Conceptos básicos en Termodinámica
La Termodinámica clásica estudia los fenómenos relacionados con el calor, la temperatura
y los intercambios energéticos desde un punto de vista macroscópico, sin ocuparse de la
constitución de la materia.
Un sistema termodinámico es una porción del espacio, el cual puede ser abierto (permite
intercambio de energía y de materia), cerrado (solo permite intercambio energético) o aislado
(no permite ningún intercambio).
Otra forma de clasificarlo sería como sistema heterogéneo, con propiedades físicas y químicas
uniformes, heterogéneo, donde varios sistemas conectados pueden cambiar las propiedades
físicas de forma abrupta.
Un sistema intercambia energía con el exterior de dos formas diferentes, mediante calor
(cuando existe una diferencia de temperatura) y mediante trabajo (produciendo un
desplazamiento).
Por último, las variables de estado son aquellas que representan las propiedades macroscópicas
de un sistema, como la presión, la temperatura o el volumen. El trabajo y el calor intercambiados
en un proceso no son funciones de estado, ya que dependen tanto de los estados inicial y final,
como del proceso que se ha llevado a cabo. Se realizará un proceso cuando mínimo una de las
variables de estado se vea alteradas.
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