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Calor

Calor se define como la energía transmitida entre diferentes cuerpos o partes de un mismo organismo u objeto con diferentes temperaturas (que fluye del sistema de alta temperatura al sistema de baja temperatura). También se conoce como energía térmica o calorífica. Las unidades de medida generalmente son Joules, BTU o calorías. La velocidad a la que se transfiere el calor entre los cuerpos o sistemas (flujo de calor), posee las mismas unidades que la potencia, es decir, energía por unidad de tiempo.

Calor

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).
  • Calor y temperatura, un estado natural del cuerpo humano.

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 sobre la importancia del calor y el fuego son de 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 llegó a decir que, aparte del frío y el calor, existían dos estados, lo seco y lo húmedo. También 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, una conducción de calor.

Galeno, explicó una escala que constaba de cuatro estados de frío y cuatro de calor, 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 y el calor y temperatura.

Características del calor

Entre las principales características del calor destacan las siguientes:

Transmisión del calor

Calor - 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:

    Calor 4

    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:

    Calor 5

    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.
  • Calor - Transmisión del calor

  • 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:

    Calor 6

    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 de calor, así como su relación de conversión:

UNIDADES DE CALOR
Caloría
1 Cal
4184 J
Joules
1 J
0.000239006 kcal
0.000947817 BTU
BTU
1 BTU
1055.06 J

Sensación de calor

El cuerpo del ser humano puede sentir repentinamente calor 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 el calor 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. La fórmula de calor específico se expresa generalmente de la siguiente forma:

Calor 7

Dónde:

  • Q: calor.
  • m: masa del cuerpo.
  • C: calor específico.
  • ΔT: diferencia de temperatura.

Calor latente

Calor - 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:

Calor 8

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:

Calor 9

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

Calor - 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, causando un golpe de calor, generalmente este se 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.

Preguntas Frecuentes sobre Calor

¿Qué es el calor?

Es considerado como la energía que se distribuye en un cuerpo u objeto. Leer más

¿Qué es el calor según la física?

Es la transferencia de energía cinética de un medio a otro, o de una fuente de energía a un medio u objeto. Leer más

¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?

La temperatura es una medida de la energía molecular, el calor es la energía total del movimiento molecular de una sustancia o cuerpo. Leer más

¿Cuál es el calor específico del aluminio?

Es de 880 j-kg-K. Leer más

¿Qué es la transferencia de calor?

Es una forma de transferencia de energía y puede ocurrir por conducción, convección y/o radiación. Ocurre cada vez que hay una diferencia de temperatura entre dos objetos y se da en la dirección de disminución de la temperatura, es decir, de un objeto caliente a un objeto frío. Leer más

Bibliografía

Osteicoechea, Alí. ( Última edición:13 de septiembre del 2022). Definición de Calor. Recuperado de: https://conceptodefinicion.de/calor/. Consultado el 21 de septiembre del 2022