A veces una palabra tiene diferentes significados (o acepciones) y uno tiene que darse cuenta de lo que significa por el texto que acompaña a la palabra. Por ejemplo una "mano" es una parte de nuestro cuerpo que va desde la muñeca hasta la punta de los dedos, y "mano" es el primero que juega en una partida de naipes. No tenemos confusión cuando le decimos "Dame una mano" a un niño para caminar juntos, o cuando estamos jugando a los naipes y decimos "Carlos es mano".
Sin embargo a veces se prestan a confusión los significados de palabras cuando en ciertas actividades se las usa con un fin algo diferente. Esto es lo que pasa con las palabras temperatura y calor, las cuales tienen un significado diferente entre el lenguaje común y el lenguaje técnico-científico.
El diccionario de la Real Academia Española define:
calor: Sensación que se experimenta al recibir directa o indirectamente la radiación solar, aproximarse al fuego, etc. || Fis. Energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Esta energía se manifiesta elevando la temperatura y dilatando los cuerpos y llega a fundir los sólidos y a evaporar los líquidos.
temperatura: Grado o nivel térmico de los cuerpos o del ambiente.
térmico: Perteneciente o relativo al calor o la temperatura.
Por un lado advertimos que si un extraterrestre no conociera el significado de calor, temperatura y térmico, le costaría bastante sacarse las dudas yendo al diccionario de la Real Academia Española ya que sus definiciones son recurrentes, y a nosotros mismos nos resulta difícil entenderlas. Esto en parte es así porque son conceptos primarios, mucho más fáciles de definir por sus efectos que por sus causas.
En la vida cotidiana asociamos "calor" y "caliente" a una sensación de nuestro cuerpo: tenemos calor en el verano o cuando estamos muy abrigados; está caliente la frente de una persona con fiebre cuando la tocamos. La sensación opuesta es el frío: tenemos frío en invierno; está frío el cubito de hielo que tocamos con nuestros dedos.
También hemos adoptado un uso corriente de la palabra "temperatura": una cosa tiene más temperatura que otra cuando está más caliente. Como el concepto de temperatura lo referimos a comparaciones, nuestra sociedad ha definido escalas que nos sirven para que las comparaciones se hagan con números. En Argentina usamos la escala Celsius a la que vulgarmente denominamos "grados centígrados". Si con un termómetro medimos que la temperatura del café es 50° C y la de la cerveza es 10° C, comparando 50 con 10 sabemos que el café está "más caliente" que la cerveza.
Si bien este uso es el más común, en algunas ocasiones mezclamos los conceptos: por ejemplo, a veces nos referimos a "medir el calor" cuando se trata de una medida de la temperatura. En la vida diaria calor y frío se asocian muchas veces sólo con la temperatura. Cuando decimos "en esa pieza hace mucho calor (o mucho frío)" lo asociamos a que en esa pieza la temperatura es mayor (o menor) que en el lugar donde ahora estamos.
En el campo científico-técnico, en cambio, el calor y la temperatura son dos conceptos bien diferenciados, aunque difíciles de definir en pocas palabras.
La temperatura está asociada de algún modo a la energía térmica de los cuerpos. Esta energía representa, en primera aproximación, la suma de las energías cinéticas de todos sus átomos y moléculas. La temperatura de un cuerpo sería un indicador de cuánta energía térmica tiene el mismo. Cuanto mayor es su temperatura más energía térmica tiene un cuerpo. Sin embargo si dividimos un cuerpo en dos partes iguales esperamos que cada parte tenga la mitad de la energía del cuerpo original, pero la temperatura de ambos trozos será la misma que para el cuerpo entero. En realidad es más apropiado vincular la temperatura con le energía interna por gramo de material.
El calor, está asociado a la transferencia de esa energía térmica de un cuerpo a otro. El calor, que es una energía que se transfiere, se mide entonces en unidades de energía, es decir en julios (J) o kilovatios-hora (kwh), no en grados como la temperatura. Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que tienen distintas temperaturas, pasa calor desde el de mayor al de menor temperatura.
Cuando tocamos un objeto que está más caliente (en lenguaje popular) que nuestro cuerpo, o sea que tiene más temperatura (en términos científicos), tenemos la sensación inconfundible de ello. Esta sensación es producida por el calor que fluye desde el objeto a nuestros dedos, cuyas terminales nerviosas responden a la llegada de esa energía. Cuanto más energía y más rápido nos llega, más sensación nos produce. Si tocáramos un mismo objeto y en la primer ocasión la sensación de caliente fuera mayor que en la segunda, diríamos que en la primera vez el objeto tenía más temperatura. Eso se debe a que el calor pasa más rápidamente a nuestros dedos en la primera que en la segunda ocasión. La sensación de frío se produce cuando el objeto tocado está a menos temperatura que nuestros dedos, por lo que en ese caso somos nosotros quienes perdemos calor.
Una observación interesante que podemos realizar es que si a dos objetos que tienen diferente temperatura los ponemos en contacto, después de un tiempo la temperatura de ambos será la misma: el objeto más caliente habrá transferido parte de su energía al más frío, enfriándose y calentando al otro.
Una segunda observación general que podemos hacer es que la temperatura afecta de distinto modo a los cuerpos: cuando aumentan su temperatura la mayoría se dilatan (por ejemplo los cables de alta tensión, en verano cuelgan mucho más entre las torres, porque son más largos que en invierno); otros aumentan su presión (la presión del vapor de agua que hay dentro de una olla a presión aumenta con el aumento de temperatura). A través de estas modificaciones se pueden desarrollar métodos científicos para determinar la temperatura en forma objetiva. El ejemplo más común lo tenemos con el termómetro de mercurio.
El volumen del mercurio (que es un metal líquido a temperatura ambiente) aumenta a medida que aumenta la temperatura. Usaremos esta propiedad para definir como primera aproximación una escala de temperaturas. Construimos para ello un termómetro, consistente en un tubo de vidrio cerrado en un extremo y con un bulbo en el otro, con mercurio en su interior.
Si sumergimos el termómetro en agua muy pura que se está congelando y observamos el nivel del mercurio después de un rato, diremos que ese nivel corresponde a una temperatura de cero grados. Posteriormente, y en la costa del mar, tomamos agua muy pura y la calentamos hasta que empieza a hervir. Ponemos allí el termómetro y observamos el nuevo nivel del mercurio, que ahora será mucho más alto, y lo marcamos diciendo que ese nivel corresponde a una temperatura de 100 grados. Posteriormente dividimos la distancia entre estas dos marcas en 100 intervalos iguales. Cada una de estos intervalos corresponderá a un grado. Con este procedimiento habremos definido la escala Celsius de temperaturas (o escala de grados centígrados). De ahora en más, diremos que la temperatura es lo que marca el termómetro.
Si ponemos este termómetro en contacto con nuestro cuerpo, veremos que el nivel del mercurio se va modificando hasta que después de un rato se estabiliza en aproximadamente 36. Decimos entonces que la temperatura de nuestro cuerpo es 36° C (que es la forma de abreviar 36 grados Celsius). Si al ponerlo en contacto con algún objeto muy frío (por ejemplo el aire nocturno del pueblo de Maquinchao en invierno) observáramos que el nivel del mercurio está más abajo que la marca de 0° C, diremos que la temperatura está "bajo cero". Para poder medir también estas temperaturas, marcamos rayas por debajo de ese nivel, usando la misma distancia que para las rayas que marcamos anteriormente sobre el mismo. Estas nuevas posiciones corresponderán a -1° C, -2° C, etc. Con nuestro termómetro podríamos así medir temperaturas que llegan a los -38° C, ya que por debajo de esa temperatura el mercurio se hace sólido, y su comportamiento no es el mismo que siendo líquido. Para temperaturas menores deberemos usar algún otro método.
Algo similar ocurre para temperaturas mayores a 100° C, basta prolongar las marcas más allá. En este caso podríamos medir temperaturas de hasta 356° C, ya que después de ese valor el mercurio se transforma en gas. Los científicos se las han ingeniado para llegar a medir temperaturas que van desde 273 grados bajo cero, hasta millones de grados sobre cero, combinando para ello diferentes métodos.
En forma rigurosa los científicos definen la temperatura como un valor que es proporcional a la presión de un termómetro de gas de hidrógeno a volumen constante. (Se hace más o menos lo mismo que con el caso del termómetro de mercurio, sólo que en este caso en lugar de usar como referencia el nivel del mercurio se usa la presión que ejerce el hidrógeno sobre el recipiente).
En el campo científico y técnico, el calor no es la sensación a la que nos referimos cuando usamos esta palabra en el uso cotidiano, sino que es la energía térmica que pasa de un cuerpo a otro. Este pasaje se realiza a través de tres mecanismos: conducción, convección o radiación.
a) Conducción del calor: Cuando dos cuerpos se ponen en contacto el calor fluye desde el que tiene más temperatura al que tiene menos. Por ejemplo cuando nos lavamos las manos con agua caliente, el calor fluye hacia ellas desde el agua, por conducción. Si metemos nuestras manos en un balde de agua fía, el calor fluirá desde ellas al agua, por conducción. Hay que notar que no hay nada material que pase de nuestras manos al agua. Sólo que los átomos y moléculas que la componen se moverán más lentamente al transferirle a las moléculas de agua parte de su movimiento después de chocar con ellas. Algunos materiales conducen muy bien el calor (por ejemplo el hierro), son los conductores. Otros materiales lo conducen mal, son los aislantes (por ejemplo el telgopor).
b) Convección: A veces el calor se transporta de un cuerpo a otro a través de un fluido, es decir un líquido o gas, que hace de intermediario: el fluido se calienta en el cuerpo más caliente y calienta a su vez al más frío. El fluido transporta al calor de un lugar a otro, pero el fluido no es el calor. Un ejemplo de esto es el circuito de agua que refrigera a los motores. El motor está a alta temperatura, en contacto con agua a la que calienta. Esta agua circula para ponerse en contacto con el aire en el radiador y se enfría calentando el aire, después de lo cual vuelve por más calor del motor.
c)Radiación: Todos los cuerpos emiten radiaciones electromagnéticas, tanto más cuanto mayores sean sus temperaturas. También reciben radiaciones provenientes de otros cuerpos. La radiación electromagnética que se emite es energía que se pierde, que puede ser compensada o no con radiación que se recibe de otros cuerpos. A diferencia de la convección, no se necesita que haya un medio material que transporte el calor. Un ejemplo de este mecanismo lo constituye el calor del sol, que nos llega incluso a través del espacio sideral (vacío). Otro ejemplo más próximo nos lo dan las brasas con las que cocinamos nuestro asado del domingo.
En nuestra vida cotidiana casi siempre asociamos "calentar" con aumentar la temperatura. En el mundo científico calentar sólo se refiere a transferir calor.
¿Qué le pasa a los cuerpos cuando reciben calor?
La respuesta a esta pregunta es muy amplia, porque mucho va a depender del caso.
En algunos casos, los cuerpos aumentan su temperatura (por ejemplo cuando calentamos el café); en otros casos la temperatura no cambia pero cambia alguna otra característica (por ejemplo para derretir un cubito de hielo que está a 0° C es necesario entregarle calor, pero su temperatura seguirá siendo 0° C hasta que todo el cubito se transforme en agua, a partir de donde si le seguimos entregando calor la temperatura aumentará); en otros casos el calor posibilitará reacciones químicas (por ejemplo cuando cocinamos nuestra comida, si bien al comienzo la temperatura aumenta, después el calor de la hornalla se usa para transformar los materiales en nuevos compuestos).
Sin embargo a veces se prestan a confusión los significados de palabras cuando en ciertas actividades se las usa con un fin algo diferente. Esto es lo que pasa con las palabras temperatura y calor, las cuales tienen un significado diferente entre el lenguaje común y el lenguaje técnico-científico.
El diccionario de la Real Academia Española define:
calor: Sensación que se experimenta al recibir directa o indirectamente la radiación solar, aproximarse al fuego, etc. || Fis. Energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Esta energía se manifiesta elevando la temperatura y dilatando los cuerpos y llega a fundir los sólidos y a evaporar los líquidos.
temperatura: Grado o nivel térmico de los cuerpos o del ambiente.
térmico: Perteneciente o relativo al calor o la temperatura.
Por un lado advertimos que si un extraterrestre no conociera el significado de calor, temperatura y térmico, le costaría bastante sacarse las dudas yendo al diccionario de la Real Academia Española ya que sus definiciones son recurrentes, y a nosotros mismos nos resulta difícil entenderlas. Esto en parte es así porque son conceptos primarios, mucho más fáciles de definir por sus efectos que por sus causas.
En la vida cotidiana asociamos "calor" y "caliente" a una sensación de nuestro cuerpo: tenemos calor en el verano o cuando estamos muy abrigados; está caliente la frente de una persona con fiebre cuando la tocamos. La sensación opuesta es el frío: tenemos frío en invierno; está frío el cubito de hielo que tocamos con nuestros dedos.
También hemos adoptado un uso corriente de la palabra "temperatura": una cosa tiene más temperatura que otra cuando está más caliente. Como el concepto de temperatura lo referimos a comparaciones, nuestra sociedad ha definido escalas que nos sirven para que las comparaciones se hagan con números. En Argentina usamos la escala Celsius a la que vulgarmente denominamos "grados centígrados". Si con un termómetro medimos que la temperatura del café es 50° C y la de la cerveza es 10° C, comparando 50 con 10 sabemos que el café está "más caliente" que la cerveza.
Si bien este uso es el más común, en algunas ocasiones mezclamos los conceptos: por ejemplo, a veces nos referimos a "medir el calor" cuando se trata de una medida de la temperatura. En la vida diaria calor y frío se asocian muchas veces sólo con la temperatura. Cuando decimos "en esa pieza hace mucho calor (o mucho frío)" lo asociamos a que en esa pieza la temperatura es mayor (o menor) que en el lugar donde ahora estamos.
En el campo científico-técnico, en cambio, el calor y la temperatura son dos conceptos bien diferenciados, aunque difíciles de definir en pocas palabras.
La temperatura está asociada de algún modo a la energía térmica de los cuerpos. Esta energía representa, en primera aproximación, la suma de las energías cinéticas de todos sus átomos y moléculas. La temperatura de un cuerpo sería un indicador de cuánta energía térmica tiene el mismo. Cuanto mayor es su temperatura más energía térmica tiene un cuerpo. Sin embargo si dividimos un cuerpo en dos partes iguales esperamos que cada parte tenga la mitad de la energía del cuerpo original, pero la temperatura de ambos trozos será la misma que para el cuerpo entero. En realidad es más apropiado vincular la temperatura con le energía interna por gramo de material.
El calor, está asociado a la transferencia de esa energía térmica de un cuerpo a otro. El calor, que es una energía que se transfiere, se mide entonces en unidades de energía, es decir en julios (J) o kilovatios-hora (kwh), no en grados como la temperatura. Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que tienen distintas temperaturas, pasa calor desde el de mayor al de menor temperatura.
Cuando tocamos un objeto que está más caliente (en lenguaje popular) que nuestro cuerpo, o sea que tiene más temperatura (en términos científicos), tenemos la sensación inconfundible de ello. Esta sensación es producida por el calor que fluye desde el objeto a nuestros dedos, cuyas terminales nerviosas responden a la llegada de esa energía. Cuanto más energía y más rápido nos llega, más sensación nos produce. Si tocáramos un mismo objeto y en la primer ocasión la sensación de caliente fuera mayor que en la segunda, diríamos que en la primera vez el objeto tenía más temperatura. Eso se debe a que el calor pasa más rápidamente a nuestros dedos en la primera que en la segunda ocasión. La sensación de frío se produce cuando el objeto tocado está a menos temperatura que nuestros dedos, por lo que en ese caso somos nosotros quienes perdemos calor.
Una observación interesante que podemos realizar es que si a dos objetos que tienen diferente temperatura los ponemos en contacto, después de un tiempo la temperatura de ambos será la misma: el objeto más caliente habrá transferido parte de su energía al más frío, enfriándose y calentando al otro.
Una segunda observación general que podemos hacer es que la temperatura afecta de distinto modo a los cuerpos: cuando aumentan su temperatura la mayoría se dilatan (por ejemplo los cables de alta tensión, en verano cuelgan mucho más entre las torres, porque son más largos que en invierno); otros aumentan su presión (la presión del vapor de agua que hay dentro de una olla a presión aumenta con el aumento de temperatura). A través de estas modificaciones se pueden desarrollar métodos científicos para determinar la temperatura en forma objetiva. El ejemplo más común lo tenemos con el termómetro de mercurio.
El volumen del mercurio (que es un metal líquido a temperatura ambiente) aumenta a medida que aumenta la temperatura. Usaremos esta propiedad para definir como primera aproximación una escala de temperaturas. Construimos para ello un termómetro, consistente en un tubo de vidrio cerrado en un extremo y con un bulbo en el otro, con mercurio en su interior.
Si sumergimos el termómetro en agua muy pura que se está congelando y observamos el nivel del mercurio después de un rato, diremos que ese nivel corresponde a una temperatura de cero grados. Posteriormente, y en la costa del mar, tomamos agua muy pura y la calentamos hasta que empieza a hervir. Ponemos allí el termómetro y observamos el nuevo nivel del mercurio, que ahora será mucho más alto, y lo marcamos diciendo que ese nivel corresponde a una temperatura de 100 grados. Posteriormente dividimos la distancia entre estas dos marcas en 100 intervalos iguales. Cada una de estos intervalos corresponderá a un grado. Con este procedimiento habremos definido la escala Celsius de temperaturas (o escala de grados centígrados). De ahora en más, diremos que la temperatura es lo que marca el termómetro.
Si ponemos este termómetro en contacto con nuestro cuerpo, veremos que el nivel del mercurio se va modificando hasta que después de un rato se estabiliza en aproximadamente 36. Decimos entonces que la temperatura de nuestro cuerpo es 36° C (que es la forma de abreviar 36 grados Celsius). Si al ponerlo en contacto con algún objeto muy frío (por ejemplo el aire nocturno del pueblo de Maquinchao en invierno) observáramos que el nivel del mercurio está más abajo que la marca de 0° C, diremos que la temperatura está "bajo cero". Para poder medir también estas temperaturas, marcamos rayas por debajo de ese nivel, usando la misma distancia que para las rayas que marcamos anteriormente sobre el mismo. Estas nuevas posiciones corresponderán a -1° C, -2° C, etc. Con nuestro termómetro podríamos así medir temperaturas que llegan a los -38° C, ya que por debajo de esa temperatura el mercurio se hace sólido, y su comportamiento no es el mismo que siendo líquido. Para temperaturas menores deberemos usar algún otro método.
Algo similar ocurre para temperaturas mayores a 100° C, basta prolongar las marcas más allá. En este caso podríamos medir temperaturas de hasta 356° C, ya que después de ese valor el mercurio se transforma en gas. Los científicos se las han ingeniado para llegar a medir temperaturas que van desde 273 grados bajo cero, hasta millones de grados sobre cero, combinando para ello diferentes métodos.
En forma rigurosa los científicos definen la temperatura como un valor que es proporcional a la presión de un termómetro de gas de hidrógeno a volumen constante. (Se hace más o menos lo mismo que con el caso del termómetro de mercurio, sólo que en este caso en lugar de usar como referencia el nivel del mercurio se usa la presión que ejerce el hidrógeno sobre el recipiente).
En el campo científico y técnico, el calor no es la sensación a la que nos referimos cuando usamos esta palabra en el uso cotidiano, sino que es la energía térmica que pasa de un cuerpo a otro. Este pasaje se realiza a través de tres mecanismos: conducción, convección o radiación.
a) Conducción del calor: Cuando dos cuerpos se ponen en contacto el calor fluye desde el que tiene más temperatura al que tiene menos. Por ejemplo cuando nos lavamos las manos con agua caliente, el calor fluye hacia ellas desde el agua, por conducción. Si metemos nuestras manos en un balde de agua fía, el calor fluirá desde ellas al agua, por conducción. Hay que notar que no hay nada material que pase de nuestras manos al agua. Sólo que los átomos y moléculas que la componen se moverán más lentamente al transferirle a las moléculas de agua parte de su movimiento después de chocar con ellas. Algunos materiales conducen muy bien el calor (por ejemplo el hierro), son los conductores. Otros materiales lo conducen mal, son los aislantes (por ejemplo el telgopor).
b) Convección: A veces el calor se transporta de un cuerpo a otro a través de un fluido, es decir un líquido o gas, que hace de intermediario: el fluido se calienta en el cuerpo más caliente y calienta a su vez al más frío. El fluido transporta al calor de un lugar a otro, pero el fluido no es el calor. Un ejemplo de esto es el circuito de agua que refrigera a los motores. El motor está a alta temperatura, en contacto con agua a la que calienta. Esta agua circula para ponerse en contacto con el aire en el radiador y se enfría calentando el aire, después de lo cual vuelve por más calor del motor.
c)Radiación: Todos los cuerpos emiten radiaciones electromagnéticas, tanto más cuanto mayores sean sus temperaturas. También reciben radiaciones provenientes de otros cuerpos. La radiación electromagnética que se emite es energía que se pierde, que puede ser compensada o no con radiación que se recibe de otros cuerpos. A diferencia de la convección, no se necesita que haya un medio material que transporte el calor. Un ejemplo de este mecanismo lo constituye el calor del sol, que nos llega incluso a través del espacio sideral (vacío). Otro ejemplo más próximo nos lo dan las brasas con las que cocinamos nuestro asado del domingo.
En nuestra vida cotidiana casi siempre asociamos "calentar" con aumentar la temperatura. En el mundo científico calentar sólo se refiere a transferir calor.
¿Qué le pasa a los cuerpos cuando reciben calor?
La respuesta a esta pregunta es muy amplia, porque mucho va a depender del caso.
En algunos casos, los cuerpos aumentan su temperatura (por ejemplo cuando calentamos el café); en otros casos la temperatura no cambia pero cambia alguna otra característica (por ejemplo para derretir un cubito de hielo que está a 0° C es necesario entregarle calor, pero su temperatura seguirá siendo 0° C hasta que todo el cubito se transforme en agua, a partir de donde si le seguimos entregando calor la temperatura aumentará); en otros casos el calor posibilitará reacciones químicas (por ejemplo cuando cocinamos nuestra comida, si bien al comienzo la temperatura aumenta, después el calor de la hornalla se usa para transformar los materiales en nuevos compuestos).
