Todo el mundo tiene un sentido de la diferencia entre "caliente" y "frío", al menos en una escala relativa como la temperatura. Si coloca un litro de agua que ha estado en el mostrador a temperatura ambiente en un refrigerador que funciona normalmente, se enfriará. Si, en cambio, lo coloca en un horno de microondas a temperatura alta durante tres minutos, se calentará.
Debido a que "caliente" y "frío" son términos subjetivos y pueden significar cosas diferentes para diferentes personas en diferentes momentos, Se necesita una escala objetiva para que los científicos y otros describan con precisión "calor" y "frialdad" en una escala numérica. Esa escala es, por supuesto, la temperatura, cuyas unidades más comunes en todo el mundo son kelvin (K), grados Celsius (° C) y grados Fahrenheit (° F).
Temperatura a su vez, no es una medida de "calor", que tiene unidades de energía y es una cantidad transferible en la ciencia física. La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las moléculas en la materia; el movimiento de estas moléculas genera calor. Si todavía está confundido, no se preocupe. ¡Te estás calentando!
¿Qué es el calor y de dónde viene?
Calor puede concebirse como la cantidad total de energía resultante del movimiento molecular de una sustancia. Se puede imaginar que el calor "fluye" desde lugares donde hay mucho a lugares donde hay relativamente poco, al igual que el agua fluye cuesta abajo bajo la influencia de la gravedad y las moléculas tienden a moverse de áreas de mayor concentración (densidad de partículas) a áreas de menor concentración.
El calor generalmente se administra en julios (J), el SI, o sistema internacional, unidad de energía. Esto es igual a 4.18 calorías (cal), la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo (1 g) de agua (H2O) por 1 grado Celsius (° C). (La "caloría" en las etiquetas de los alimentos es en realidad una kilocaloría (kcal), o 1000 cal.
El calentamiento de la materia hace que las partículas de esa materia se aceleren; El enfriamiento de la materia hace que las partículas disminuyan su velocidad. Eventualmente, esto conduce no solo a más (o menos) calor y temperaturas más altas (o más bajas), sino también a cambios de fase, sobre los que leerá en breve.
Definiciones de movimiento de partículas
Temperatura es una cantidad teóricamente ilimitada en el extremo superior, pero su valor no puede ser inferior a 0 K, que es igual a una temperatura conocida como cero absoluto. Los valores negativos son imposibles porque las moléculas y los átomos no pueden tener "movimiento negativo". Pueden simplemente dejar de vibrar por completo y no liberar calor como consecuencia.
La energía cinética media de moléculas en una muestra, ya sea sólida, líquida o gaseosa, se utiliza para establecer la temperatura porque este valor es estable a una temperatura determinada.
El valor de la energía cinética individual de una molécula determinada variará con el tiempo, especialmente a altas temperaturas. Dado que normalmente se evalúan millones de partículas, la media de estos valores de energía permanece igual si las condiciones experimentales no se alteran (es decir, para un gas, la presión, el volumen y el número de partículas en el muestra).
Estados de materia, calor y temperatura
Estados o fases de la materia corresponden a la energía cinética de las moléculas de una sustancia.
Materia en el sólido El estado tiene "moléculas más frías" que la misma sustancia calentada lo suficiente como para derretirla o hacer que se vuelva líquida. (El líquido que se solidifica porque se enfría y pierde calor se denomina congelación). El líquido asume la forma de su recipiente mientras mantiene su volumen, por lo que las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, pero muy pocas pueden "escapar" al ambiente atmósfera.
Materia en el gas o gaseoso El estado tiene su energía cinética más alta y las partículas "más calientes" en sus fases de existencia. Las partículas individuales no son contiguas y, en cambio, pueden rebotar entre sí y en las paredes del contenedor, que un gas llena fácilmente, con sus partículas distribuidas uniformemente por todo el recipiente pero aún en movimiento.