4.4 Efectos del calor sobre los cuerpos
Ya sabes que cuando aportamos calor a un cuerpo se produce un aumento de su temperatura, pero también pueden producirse otros efectos como cambios de estado o dilataciones.
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Imagen de elaboración propia |
1) Cambios de estado
Según la teoría cinética de la materia , al comunicar energía a un cuerpo, aumenta la energía cinética de sus partículas de forma que comienzan a moverse más rápidamente, de manera que terminan venciendo las fuerzas que las mantienen unidas, cambiando su configuración.
Por ejemplo, si calentamos un sólido, las partículas que se encuentran en posiciones prácticamente fijas comienzan a vibrar con mayor amplitud y velocidad, hasta que se funde. Al alcanzar el punto de energía cinética máxima, la energía adicional se emplea en vencer las fuerzas que mantienen las partículas unidas entre sí, abandonando sus posiciones y pasando al estado líquido.
En este proceso de cambio de estado se produce un intercambio de calor, positivo en el caso de paso de sólido a líquido (fusión) y negativo pero de igual valor que el anterior en el paso de líquido a sólido (solidificación).

Actividad
Se denomina calor latente (L) a la energía intercambiada para producir el cambio de estado de un kilogramo de materia:
El calor latente se mide en J/kg.
Animación de Jesús Peñas bajo licencia Creative Commons |

Importante

Ejemplo o ejercicio resuelto
¿Qué energía se ha suministrado al hielo para efectuar esta transformación?
Datos: ce_hielo = 2100 J/(kg·K), ce_agua = 4180 J/(kg·K), Lfusión = 3.34·105 J/kg

AV - Reflexión
Calcula la energía necesaria para evaporar totalmente 250 g de agua a 90 ºC.
Datos: ce_agua = 4180 J/(kg·K), Levaporación = 2.26·106 J/kg
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Imagen de itchys . CC |
2) Dilatación térmica
Al aumentar la energía cinética de las partículas, aumenta su movilidad lo que lleva asociado un incremento del tamaño del cuerpo; a este fenómeno se le denomina dilatación.
La dilatación se produce en todos los estados de la materia:
- Dilatación de sólidos. Se caracteriza por el coeficiente de dilatación lineal α, definido como el alargamiento por unidad de longitud producido al aumentar la temperatura un grado:
Este coeficiente es característico de cada material y se mide en K-1 en unidades del S.I.
- Dilatación de líquidos. Los líquidos se dilatan más que los sólidos, pero sabemos que toman la forma del recipiente que los contiene, que a su vez también se dilata, por lo cual su dilatación real será la resultante de la dilatación del líquido menos la del recipiente.
- Dilatación de gases. Los gases se dilatan aún más que los líquidos, aunque, a diferencia de éstos, todos los gases se dilatan por igual.
