El calor se define como la transferencia de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas. Por otra parte, la temperatura es una medida de la energía (calor) que contiene un cuerpo, un objeto o un sistema por lo que se considera como una magnitud física.
Características del Calor
El calor (q) se conoce como la cantidad de energía que pasa a través de las paredes de un sistema, debido a que ocurre una diferencia de temperatura entre el sistema (parte específica del universo que es de interés) y su entorno. Este concepto se encuentra estrechamente asociado al de temperatura, tal como se mencionó anteriormente si en un sistema hay diferencia de temperatura, entonces se produce transferencia de energía en la forma de calor, y, por lo tanto, fluye del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
A través del tiempo se ha conocido que la cantidad de calor requerida para alterar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua se denomina caloría (cal), esta no es más que una unidad de energía pequeña, sin embargo, la unidad establecida para el calor según el sistema internacional de unidades es Joule (J), por lo tanto, 1 cal equivale a 4,184J. Por otro lado, existen otros conceptos asociados al calor como es la capacidad calorífica de un sistema, el cual está asociado a la cantidad de calor que se necesita para poder modificar un grado la temperatura de un sistema, si es un gramo de sustancia recibe el nombre de capacidad calorífica específica o calor específico.
Características de la Temperatura
La temperatura es una propiedad intensiva la cual no depende de la cantidad de materia a estudiar, como ya se mencionó es una magnitud física que permite la medición de calor en un sistema, es medida con un instrumento llamado termómetro y posee una escala normalmente expresada en grados centígrados (ºC). Esta escala se construye a la presión atmosférica de 1 atm, y se toma como muestra agua, para ello se deben fijar dos puntos, el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua, uno de ellos por definición corresponde al cero de la escala centígrado (punto de fusión del hielo) y 100ºC que corresponde al punto de ebullición del agua. La distancia entre la marca del cero y la marca del 100 se divide en 100 espacios iguales, por lo tanto, cada marca representa 1 grado centígrado (1ºC) esta escala también puede llamarse como escala Celsius.
La escala de temperatura según el sistema internacional de unidades se denomina escala Kelvin la cual es una escala de temperatura absoluta, el intervalo de unidad en la escala Kelvin es llamado Kelvin.
La naturaleza de la energía
La formación del universo viene explicada desde un sinfín de teorías las cuales todas de ellas llegan aun punto en común, necesitan de la energía para sus fundamentos, el concepto de energía es muy abstracto, pero se relaciona de una manera directa con la capacidad de efectuar un trabajo; tanto en la química como en todos los procesos de la vida su motor es la energía la cual se comporta y se rige por la ley de la conservación de la energía. Esta energía transformada en cualquier proceso, también genera un desorden en el universo el cual es estudiado por la termodinámica y sus leyes.
En el universo ocurren una gran cantidad de procesos químicos, físicos y biológicos que dependen 100% de la energía, para estudiar cada uno de estos procesos en porciones separadas en el universo los investigadores han creado en nombre de sistema el cual va referido a la pequeña área de estudio, y el resto del universo que rodea a este sistema es llamado medioambiente o alrededores, ambos son delimitados por paredes llamadas fronteras.
Cuando las paredes del sistema no permiten ningún tipo de interacción (energía y masa), se les llama sistema aislado, mientras que un sistema donde las paredes permitan la entrada y salida de materia se denomina sistema abierto, por otro lado, si el sistema intercambia energía con los alrededores, pero no intercambia masa entonces es nombrado como un sistema cerrado. Entre los ejemplos más comunes de estos tres sistemas se encuentran la célula, en cuerpo humano, la fotosíntesis y el universo.
Existes varios tipos de energía, las cuales son transformados constantemente tales como:
– Energía radiante: es aquella que proviene de las ondas electromagnéticas, estas ondas comprenden una distribución energética que va desde las ondas de radio y pasa por la luz visible, está contempla la energía solar es decir la energía proveniente del sol. La energía solar es la principal fuente de energía en la tierra y es fundamental en todos los procesos de la vida, esta se encarga de dar vida y mantener las plantas, por lo que juega un papel fundamental en la fotosíntesis, proceso del cual se desprende el oxígeno contenido en el aire que el ser humano necesita para respirar.
– Energía térmica/calórica: está asociada con las vibraciones y oscilaciones de los átomos que constituyen cualquier molécula, es decir, está relacionada con la energía interna de un sistema químico, que cambia en función al equilibrio que existe entre el calor recibido y el trabajo que realiza el sistema en estudio.
– Energía química: está relacionada con la energía acumulada en los átomos, moléculas o iones con que pueden llegar a conformar sustancias químicas, mediante una reacción. Cuando ocurre una reacción química se puede llegar a formar o romper enlaces químicos que generan energía química, esta energía química a su vez puede llegarse a acumular, para posteriores procesos, por ejemplo, en el proceso de respiración de la planta la molécula de ATP (Trifosfato de adenosina) es quien genera la mayor cantidad de energía para este proceso, partiendo del rompimiento de enlace de esta molécula.
Referencias bibliográficas
1. Brown T.L; Lemay H.E; Bursten B.E; Burdge J.R. Química General, 12va Edición. Editorial Pearson, (2014).2. Petrucci, R.H; Herring, F. G; Madura, J.D; Bissonnette, C. Química General, 8a Edición. Editorial Pearson, (2003).
Autora
Escrito por Mahiceth Quintero Valero para la Edición #110 de Enciclopedia Asigna, en 03/2022. Mahiceth es Doctora en Química Aplicada