Comprende la idea
Antes de empezar: Masa, energía, operaciones con diferencias y unidades.
La temperatura describe el estado térmico y ayuda a predecir el sentido del intercambio espontáneo de energía por diferencia de temperatura. Calor es energía transferida por esa diferencia. Un cuerpo no «contiene calor» como propiedad almacenada: contiene energía interna.
Calor sensible
Cuando no hay cambio de fase y el calor específico c puede tratarse como constante, Q = mc(T_final − T_inicial) describe el calor asociado al cambio de temperatura en el modelo del ejercicio, sin otros aportes relevantes de trabajo. Si Q es positivo, el cuerpo recibe energía por calor; si es negativo, la cede.
El calor específico expresa cuánta energía por unidad de masa corresponde a un cambio de un grado de temperatura. Para las diferencias, 1 °C y 1 K tienen el mismo tamaño. Las temperaturas absolutas no son iguales: T(K) = T(°C) + 273.15.
Condiciones que debes revisar
Si el material cambia de fase, puede absorber energía sin que su temperatura cambie durante la transición ideal. En ese caso hace falta considerar calor latente. Si c varía mucho con temperatura, usar un único valor es una aproximación.
Un balance ideal
Al mezclar cuerpos en un sistema aislado, sin cambios de fase ni otros intercambios, la energía que unos ceden iguala la que otros reciben. También debes incluir el recipiente si su intercambio no es despreciable.
¿Dos objetos a igual temperatura tienen igual energía interna?
No necesariamente. Importan cantidad de materia, material y estado. La temperatura por sí sola no determina toda la energía de un objeto.
Vamos con un ejemplo
Calentamos 0.20 kg de agua de 20 a 30 °C, usando , sin pérdidas ni cambio de fase. ΔT = 10 K. J. Si recorre el proceso inverso bajo el mismo modelo, Q = −8360 J.
Conecta y aplica
Para estimar el tiempo ideal de calentamiento con potencia útil constante P, usa Δt = . Una potencia útil de 100 W entregaría 8360 J en 83.6 s. Una situación con pérdidas requerirá más energía de entrada o un balance más completo.
Un detalle que importa: No uses 30 °C como ΔT si el agua empieza en 20 °C: el cambio es 10 °C. En conversiones, sumar 273.15 no cambia la diferencia entre temperaturas.
Ponlo a prueba
Con kg, y ΔT = 3 K, ¿cuánto vale Q?
Elige una respuesta para ver la explicación.
¿Necesitas ayuda con este tema?
Trabájalo paso a paso con un profesor de EATRYL. Consulta disponibilidad y costo para reforzar Calor y temperatura: energía transferida y cambio de estado térmico.
Consultar una clase sobre este tema