Qué es calor
Es la energía que surge de la vibración de moléculas y que conlleva a un incremento en la temperatura. En física se conoce como calor termodinámico a la transferencia de energía cinética de un medio a otro, o de una fuente de energía a un medio u objeto. Tal transferencia de energía puede ocurrir de tres maneras: radiación, conducción y convección.
Este término también hace referencia a:
- Calor político (periódico de México).
- Pistola de calor (artefacto usado como herramienta).
- Disipadores de calor (reguladores de temperatura de componentes eléctricos).
Este término tiene su origen del latín «calor» y el verbo «calere», ambos hacen referencia a caldera, caliente, etc.
Historia del estudio del calor
Las primeras alusiones de su estudio se dieron sobre la importancia del fuego, Heráclito, quien pensaba que el fuego era el verdadero génesis de la materia. Pero Anaxímenes, pensaba que lo frío y caliente eran estados comunes y naturales de la materia.
Aristóteles alegó que el motivo por el que un determinado cuerpo mantenía una temperatura específica se debía a las cantidades concentradas en las cualidades fundamentales del calor, es decir, su conducción.
Galeno, explicó una escala que constaba de cuatro estados de frío y caliente, más el punto neutro, el cual era obtenido si se agregaban cuatro partes de hielo y cuatro de agua hirviendo, dejando en claro la presencia del calor específico del agua.
Características del calor
Entre las principales características destacan las siguientes:
Transmisión del calor
El proceso de energía puede ocurrir de tres formas:
- Conducción: es el proceso de transmisión de energía entre dos cuerpos que permanecen en contacto directo. El área de menor energía cinética recibe energía térmica desde el área con mayor energía cinética. Las partículas de baja velocidad aumentan su energía cinética al chocar con las partículas que se mueven a alta velocidad. Se define mediante la fórmula:
Dónde:
- Q: transferencia de energía por unidad de tiempo
- K: conductividad térmica del cuerpo.
- A: área de transferencia de energía.
- Tcal: temperatura de la región caliente.
- Tfria: temperatura de la región fría.
- d: espesor del cuerpo.
El coeficiente de conductividad térmica muestra que un cuerpo metálico conduce mejor el calor cuando se trata de conducción.
- Convección: es el proceso de transferencia de energía térmica entre una superficie y un fluido en movimiento. La transferencia tiene lugar desde la superficie sólida al fluido y se observa comúnmente en los intercambiadores de calor. Su fórmula es:
Dónde:
- Q: transferencia de energía por unidad de tiempo.
- hc: es el coeficiente de transferencia de energía por convección.
- A: área de transferencia de energía.
- Ts: temperatura de la superficie.
- Tf: temperatura del fluido.
- Radiación: es la transferencia de energía por la emisión de ondas electromagnéticas que alejan la energía del objeto emisor. Para temperaturas ordinarias, la radiación se encuentra en la región infrarroja del espectro electromagnético. Su fórmula es:
Dónde:
- Q: flujo de calor por radiación.
- σ: constante de Stefan.
- A: área de transferencia de energía.
- Ts: temperatura de la superficie.
- Talred: temperatura de los alrededores.
- e: emisividad.
Unidades del calor
En el Sistema Internacional (SI), las diferentes formas de energía, generalmente se miden en Joules. En la siguiente tabla se detallan las diferentes unidades de medida, así como su relación de conversión:
Sensación de calor
El cuerpo del ser humano puede sentir repentinamente calidez en la parte superior, siendo más intenso en el pecho, cuello y cara, así como un enrojecimiento de la piel. Esto se conoce como sofoco.
Tipos de calor
Existen 3 tipos, el primero es el específico, el segundo es el latente y el último es el sensible.
Calor específico
Es la cantidad de calor por unidad de masa que se necesita para poder elevar un grado centígrado la temperatura. La relación entre la calidez y el cambio de temperatura no se aplica si se encuentra un cambio de fase, porque el calor agregado o eliminado durante un cambio de fase no cambia la temperatura. Su fórmula se expresa generalmente de la siguiente forma:
Dónde:
- Q: calor.
- m: masa del cuerpo.
- C: calor específico.
- ΔT: diferencia de temperatura.
Calor latente
No es más que la cantidad de energía que se requiere para que una sustancia pueda cambiar su fase sólida a líquida, esto es fusión. También puede ser de líquido a gaseoso y eso es vaporización. Ej.: El agua que queda estancada en la calle luego de llover, se evaporará con la energía que le suministra el sol.
Su fórmula es la siguiente:
Donde:
- Q: calor latente.
- m: masa.
- L: calor latente específico.
Calor sensible
Se trata de la energía que se suministra a un objeto o cuerpo con la finalidad de aumentar la temperatura sin necesidad de afectar su estructura molecular, es decir, su fase. Ej.: al introducir una cuchara en agua caliente, la cuchara se calentará, pero conservará su estado sólido.
Su fórmula es la siguiente:
Donde:
- Q: calor sensible.
- ΔH: entalpía del sistema.
- m: masa.
- Cp: calor específico a presión constante.
- Tf: temperatura final.
- Ti: temperatura inicial.
Golpe de calor
En el ámbito médico, este término se refiere a una elevación de las temperaturas del cuerpo, específicamente cuando se sobrepasan los 40° C, este es considerado como uno de los casos de hipertermia más peligrosos y aunque el punto de equilibrio hipotalámico no varía, la temperatura corporal se eleva al punto de superar los mecanismos que regulan la temperatura del cuerpo, generalmente esto suele afectar a aquellas personas que realizan actividades físicas de gran esfuerzo e intensidad, en ancianos y enfermos también es bastante frecuente que se presente.
Causas
Por lo general, se origina cuando el organismo está expuesto a temperaturas elevadas, el mismo cuerpo comienza a sudar como medida de defensa, pero cuando las temperaturas corporales son muy elevadas, las secreciones de sudor se vuelven más lentas, causando que el organismo no pueda refrescarse rápidamente. Si dichas temperaturas se combinan con un cuadro de deshidratación, el cuerpo puede funcionar de forma incorrecta, lo que puede generar diversidad de sintomatología.
También puede surgir cuando se realiza una actividad física de mucha intensidad en un ambiente caluroso. Cualquier sujeto está propenso a sufrir un golpe de calor si se ejercita durante un clima caluroso, sobre todo si no está acostumbrado a esta clase de clima.
Síntomas
Los síntomas más frecuentes son dolores de cabeza fuerte, mareos, que incluso pueden llegar a desencadenar la pérdida de la conciencia, hay poca o ninguna excreción de orina, la piel se torna reseca y de un color rojizo, el corazón se acelera, por lo general los afectados presentan debilidad en todo el cuerpo y ausencia de sudor corporal.
Tratamiento
Lo primero que se debe tener en cuenta es que el cuerpo debe tener una correcta hidratación, a través de la ingesta de líquidos como el agua o similares, evitando rotundamente el alcohol, té y las bebidas con un alto contenido de azúcar. Evitar en lo posible estar tiempos prolongados bajo el sol, no consumir comidas muy pesadas, utilizar vestimentas ligeras y frescas que permitan que el cuerpo transpire.
