¿Qué sustancia pierde calor?
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Puntos más importantes
El calor, \text qqstart text, q, end text, es energía térmica que se transfiere de un sistema más caliente a un sistema más frío que están en contacto.
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos o moléculas en el sistema.
La ley del cero de la termodinámica dice que no se transfiere calor entre dos objetos en equilibrio térmico; por lo tanto, están a la misma temperatura.
Podemos calcular el calor liberado o absorbido utilizando el calor específico \text CCstart text, C, end text, la masa \text mmstart text, m, end text de la sustancia y el cambio en temperatura \Delta \text TΔTdelta, start text, T, end text en la ecuación:
\text q = \text {m} \times \text C \times \Delta \text Tq=m×C×ΔTstart text, q, end text, equals, start text, m, end text, times, start text, C, end text, times, delta, start text, T, end text
El calor en la termodinámica
¿Qué contiene más calor, una taza de café o un vaso de té helado? En clase de química, esta sería una pregunta capciosa (¡lo siento!). En termodinámica, el calor tiene un significado muy concreto que es diferente de la manera en la que podríamos usar la palabra en el discurso cotidiano. Los científicos definen el calor como la energía térmica transferida entre dos sistemas a diferentes temperaturas que entran en contacto. El calor se escribe con el símbolo q o Q, y tiene unidades de joules (\text JJstart text, J, end text).
Tres cubos de hielo se derriten en un charco de agua sobre una superficie reflejante.
Tres cubos de hielo se derriten en un charco de agua sobre una superficie reflejante.
El calor se transfiere de los alrededores hacia el hielo, lo que provoca que el hielo cambie de fase y se vuelva agua. Foto de cubos de hielo de flickr, CC BY 2,0.
Al calor a veces se le llama una magnitud de proceso, porque está definido en el contexto de un proceso por el cual se puede transferir energía. No decimos que una taza de café contiene calor, pero podemos hablar del calor transferido de la taza de café caliente a tu mano. El calor también es una propiedad extensiva, así que el cambio de temperatura que resulta al transferir calor a un sistema depende de cuántas moléculas hay en el sistema.
La relación entre calor y temperatura
Calor y temperatura son dos conceptos diferentes pero estrechamente relacionados. Observa que tienen diferentes unidades: la temperatura típicamente tiene unidades de grados Celsius (^\circ\text C
∘
Cdegrees, start text, C, end text) o Kelvin (\text KKstart text, K, end text), y el calor tiene unidades de energía, joules (\text JJstart text, J, end text). La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos o moléculas en el sistema. Las moléculas de agua en una taza de café caliente tienen una mayor energía cinética promedio que las moléculas de agua en una taza de té helado, lo que también significa que están moviéndose a una velocidad más alta. La temperatura también es una propiedad intensiva. Esto significa que no depende de qué tanta cantidad tengas de una sustancia (¡siempre y cuando esté toda a la misma temperatura!). Por esta razón, los químicos pueden utilizar el punto de fusión para poder identificar una sustancia pura: la temperatura a la cual se derrite es una propiedad de la sustancia que no depende de la masa de una muestra.
A nivel atómico, las moléculas en cada objeto están constantemente en movimiento y chocando entre sí. Cada vez que chocan, pueden transferir energía cinética. Cuando dos sistemas están en contacto, se va a transferir calor del sistema más caliente al más frío por medio de choques moleculares. La energía térmica va a fluir en esa dirección hasta que los dos objetos están a la misma temperatura. Cuando esto ocurre, decimos que están en equilibrio térmico.
La ley cero de la termodinámica: definir el equilibrio térmico
La ley del cero de la termodinámica define el equilibrio térmico en un sistema aislado. De acuerdo con esta ley, cuando dos objetos en equilibrio térmico están en contacto, no hay ninguna transferencia de calor neto entre ellos; por lo tanto, están a la misma temperatura. Otra forma de enunciar la ley cero es decir que si dos objetos por separado están cada uno en equilibrio térmico con un tercer objeto, entonces están en equilibrio térmico entre sí.
Explicación:
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