Diferencias entre calor y temperatura: definición, ejemplos, cuadro

El calor y la temperatura se encuentran estrechamente relacionados. La diferencia más importante entre estos dos conceptos es que el calor está relacionado con la energía térmica de un cuerpo, mientras que la temperatura está relacionada con la energía cinética molecular.

El calor indica la transferencia de energía térmica entre las moléculas de un mismo sistema, y puede medirse en Joules. Lo que mide el calor es cómo se mueve la energía. Un objeto gana o pierde calor, pero no puede tener calor.

Por otra parte, la temperatura describe la energía cinética promedio de las moléculas que se encuentran dentro de un sistema y se puede medir en grados Celsius, Kelvin y Fahrenheit. La temperatura es una propiedad física de un objeto.

¿Qué es el calor?

El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro, debido a la diferencia de temperatura. Cuando dos cuerpos con diferente temperatura se acercan, la energía se transfiere, así que el calor fluye desde el objeto más caliente hacia el más frío. 

Formas de transferencia del calor

Hay tres maneras en las que el calor se puede transferir. La primera es la transferencia por conducción, que ocurre en sólidos o fluidos que se encuentran en reposo. La segunda es la transferencia por convección, que ocurre en líquidos o gases en movimiento. La tercera es la transferencia por radiación, que sucede sin un material portador. 

Conducción

La conducción del calor es un proceso de transmisión de energía de una partícula a otra, que ocurre mientras ambas están en contacto directo. Un área con mayor energía cinética transfiere energía térmica hacia una zona que cuenta con una menor energía cinética.

Las partículas de alta velocidad chocan con partículas de baja velocidad y eso hace que aumenten su energía cinética. Este tipo de transferencia de calor sucede cuando hay contacto físico entre dos cuerpos u objetos. 

Convección

La transferencia de calor por convección se presenta cuando las moléculas de un fluido se mueven desde una región con mayor temperatura a otra con una menor. Mientras va aumentando la temperatura, el líquido también va aumentando, lo que se conoce como desplazamiento.

El ejemplo más claro es el agua hirviendo, donde las moléculas más densas se mueven en la parte inferior, y las moléculas menos densas se van desplazando hacia arriba, generando un movimiento circular.

Radiación

La transferencia de calor por radiación está muy presente en nuestra vida diaria, pues se genera por la emisión de ondas electromagnéticas. Las ondas le quitan energía al cuerpo que la emite. 

La radiación puede ocurrir a través de un medio sólido o líquido y es resultado del movimiento aleatorio de las moléculas. Para poder medirla se utiliza un dispositivo llamado termopar.

¿Cómo se mide el calor?

Las unidades para medir la transferencia de calor son el Joule, en el Sistema Métrico Internacional, la caloría, que se usa en aplicaciones científicas o tecnológicas. 

Joule

El Joule es igual a la energía que se transfiere a un objeto cuando una fuerza de un Newton actúa sobre él en la dirección de su movimiento, a lo largo de un metro. 

Caloría

La caloría se define como la cantidad de calor que debe absorber un gramo de agua para que eleve su temperatura en un grado celsius.

Instrumento para medir el calor

Para medir la transferencia de calor se puede utilizar un calorímetro, un dispositivo que mide la cantidad de calor que se produce durante una reacción. Con un calorímetro se puede precisar la cantidad de calor que recibe o que suministra un cuerpo, así como la cantidad de calor que es liberada o absorbida. 

Ejemplos de calor

• Un ejemplo común de conducción es el proceso de calentar una sartén en la estufa. El calor del quemador se transfiere a la superficie de la sartén.
• Otra situación cotidiana con transferencia de calor por conducción se da al caminar sin zapatos. El material sobre el que se camina transfiere calor a los pies.
• Las tuberías de cobre pueden ser utilizadas para transferir calor a una casa de manera muy eficiente, por eso es común que se encuentren en aparatos térmicos.
• Con el polvo de diamante se pueden elaborar componentes de aparatos electrónicos para transferir calor, sin afectar las áreas más sensibles del mecanismo y así evitar que se sobrecalienten. 
• El calor por radiación se puede experimentar al permanecer cerca del fuego, pues se transfiere calor desde la fuente que puede ser, por ejemplo, una fogata, al cuerpo que se mantiene cerca.

¿Qué es la temperatura?

La temperatura es la medida de calidez o frialdad de un objeto o cuerpo que se establece con referencia a un valor estándar. Se trata de una propiedad que manifiesta la energía térmica y está presente en toda la materia.

¿Cómo se mide la temperatura?

La unidad básica para medir la temperatura es el Kelvin (K). También se puede utilizar la escala Celsius (C), siendo los 0 grados Celsius el valor que corresponde al punto de congelación del agua. En Estados Unidos la escala más común es la Fahrenheit (F), donde el punto de congelación del agua corresponde a los 32 grados Fahrenheit.

Kelvin

La escala Kelvin es la escala absoluta más utilizada en todo el mundo y se define con la tercera ley de la termodinámica. Como se trata de una escala absoluta, las temperaturas que se registran con Kelvin no tienen grados. El punto cero de la escala es el cero absoluto.

Cada unidad en esta escala es 1 parte entre 273.16 partes de la diferencia entre el cero absoluto y el triple punto del agua.

Celsius

Los grados celsius también son llamados grados centígrados y es una escala basada en 0 para el punto de congelación del agua y 100 para su punto de ebullición.

Esta escala fue inventada por un astrónomo sueco de nombre Anders Celsius y también es llamada escala centígrada, por el intervalo de cien grados entre los puntos definidos.

Fahrenheit

La escala Fahrenheit se basa en 32 grados para el punto de congelación del agua y 212 grados para el punto de ebullición. Se usa sobre todo en Estados Unidos, mientras que la Celsius predomina en el resto del mundo y también en las investigaciones científicas.

Esta escala se debe al físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit, quien tomó como el cero de su escala la temperatura de una mezcla de hielo y sal.

Instrumentos para medir la temperatura

El instrumento más común para medir la temperatura es el termómetro de vidrio, que consiste en un tubo de cristal que se rellena con mercurio o con otro líquido. Al aumentar la temperatura, el líquido se expande y permite determinar la temperatura al medir el volumen del líquido.

Otro instrumento que se puede utilizar es el termopar, un sensor que se compone de dos metales diferentes que van unidos en un extremo. Cuando esta unión se enfría o se calienta, produce una tensión proporcional a la temperatura.

Los termistores detectan la temperatura gracias a un material semiconductor que muestra un cambio en la resistencia cuando hay variaciones en la temperatura. Este tipo de instrumentos son muy estables y, a través del paso del tiempo, mantienen su rendimiento.

Un pirómetro o termómetro láser puede medir la temperatura sin estar directamente en contacto con el material. Estos instrumentos son muy utilizados en procesos industriales en los que hay temperaturas muy elevadas o en situaciones donde implica un riesgo utilizar otro instrumento de medición.

Ejemplos de temperatura

• La temperatura regular de un cuerpo humano es de 37 grados Celsius.
• En algunos climas templados se presenta una temperatura promedio de 20 grados Celsius.
• El agua se congela a los 0 grados Celsius y hierve a los 100 grados Celsius.
• Un café nos parece más caliente que un helado porque comparamos la temperatura de uno y otro, lo que nos lleva a determinar que el helado es más frío.
• Los días húmedos y calurosos se perciben con más calor que los días calurosos y secos.