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Medición del calor


La medición de la temperatura no tiene ninguna relación con la cantidad de calor. Una llama de fuego puede tener la misma temperatura que una hoguera, pero obviamente la cantidad de calor otorgado es muy diferente.

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energía  y el trabajo: el Joule (unidad de medida).

Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de energía térmica intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura de 14,5 a 15,5 grados celsius. La caloría también es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal), que se conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición.

1 kcal = 1.000 cal

El joule (J) es la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades, (S.I.).

 

 

El BTU, (o unidad térmica británica) es una medida para el calor muy usada en Estados Unidos y en muchos otros países de América. Se define como la cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para aumentar su temperatura en un grado Fahrenheit, y equivale a 252 calorías.

Transferencia de calor

La segunda ley importante de la termodinámica afirma que el calor siempre viaja desde un objeto caliente hacia otro más frío. La proporción con la cual el calor viaja está en relación directa a la diferencia de temperaturas entre los dos cuerpos.

Supongamos que dos objetos estén uno al lado de otro en contacto y en perfecto estado de aislación. Uno de los objetos pesa 500 gramos y tiene una temperatura de 204º C y el otro pesa 450 kilos y tiene una temperatura de 199º C. El calor contenido en el objeto de mayor tamaño es tremendamente mayor que el objeto más pequeño, pero debido a la diferencia de temperatura, el calor viajará desde el objeto más pequeño hacia el más grande hasta que se igualen las temperaturas de ambos.

El calor puede viajar por medio de cualquiera de los siguientes métodos: radiación, conducción o convección.

La radiación es la transferencia de calor mediante ondas, como las ondas de luz o radio. Por ejemplo, la energía del sol es transferida a la tierra mediante la radiación. Hay muy poca radiación a bajas temperaturas, y en escasas diferencias de temperatura, de manera que la radiación es de poca importancia en el proceso de refrigeración. Sin embargo, la radiación del espacio refrigerado o producto desde el ambiente, particularmente el sol, puede ser un factor importante en el diseño de un equipo.

Conducción es el flujo de del calor a través de una sustancia. Por este medio, es necesario que los dos objetos estén en contacto físico para que la transferencia de calor tenga efecto. La conducción es un medio muy eficiente para la transferencia de calor.

Convección es el flujo de calor por medio de un fluido, ya sea gas o líquido, generalmente aire o agua.

En una aplicación típica de refrigeración, el calor viajará generalmente por una combinación de procesos. Mientras que el calor no puede ser transferido sin una diferencia de temperatura, los materiales muestran variación en su habilidad para conducir el calor. El metal es un muy buen conductor.

Cambios de estado

Las sustancias más comunes pueden existir como sólidos, líquidos o vapor, dependiendo de su temperatura y la presión a la cual están sometidos. El calor puede hacer cambiar sus temperaturas y también puede hacer cambiar sus estados. El calor puede ser absorbido incluso aunque no se registre un cambio en la temperatura cuando un sólido cambia al estado líquido, o cuando un líquido cambia a vapor. La misma cantidad de calor es otorgada cuando el vapor cambia de vuelta a líquido y cuando el líquido cambia al estado sólido.

El ejemplo más común de este proceso es el agua, que existe como líquido, puede existir como sólido en forma de hielo, y existe como gas cuando se evapora. El hielo, mientras se derrite, absorbe calor a una temperatura constante de 0º C. Si colocamos el hielo en una cacerola, y aplicamos calor, su temperatura comenzará a aumentar hasta que el agua se vuelva vapor. Sin importar la cantidad de calor que se aplica, la temperatura no subirá más allá de los 100º C (a nivel del mar) debido a que el agua se evaporará completamente.

Cuando el vapor se condensa nuevamente en líquido, este otorga la misma cantidad de calor que absorbió durante la evaporación. Si tuviese que convertirse el agua en hielo, la misma cantidad de calor que se usó para derretir el hielo debe ser extraída para poder formar el hielo nuevamente.

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