CONCEPTOS BÁSICOS

Comenzaremos el estudio de la termodinámica a partir de dos conceptos tan comunes como la temperatura y el calor:

Visualización de la energía térmica en un sistema.

Calor

Si pensamos en cómo está configurado el Universo, diremos que el Universo es materia y es energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas (entendiendo las moléculas como un conjunto de átomos) y la energía hará que estos átomos y moléculas estén siempre en movimiento. El movimiento que realicen estos átomos y moléculas puede ser de rotación alrededor de sí mismas, de vibración o choques de unas contra otras. El resultado del movimiento de estos átomos o moléculas es una forma de energía que se llama calor, que se encuentra en todo tipo de materia. La energía se puede presentar de formas muy diferentes y se puede transformar de un tipo de energía a otro. De hecho, “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Veremos más adelante, que esta ley es fundamental y tiene el rango de principio. Por tanto, muchos tipos de energía se pueden transformar en calor. En resumen, el calor es la energía que tiene un objeto debida al movimiento de sus átomos o moléculas. 

El calor se puede definir en términos triviales como el contenido “energético” de un sistema.

Pero si la energía se transforma en calor, ¿por qué en las noticias dan siempre la temperatura? ¿Y por qué cuando nos dan la temperatura ya nos hacemos una idea de si hará mucho calor o no? ¿Qué es la temperatura?

Temperatura

En nuestra vida diaria experimentamos la temperatura todos los días: cuando hace calor, sentimos calor; cuando está nevando, sentimos frío; cuando estamos hirviendo agua, hacemos que la temperatura aumente y cuando hacemos helado, esperamos que la temperatura baje. Como hemos introducido al principio del apartado, la materia está formada por átomos y moléculas. Pero los átomos y las moléculas de una determinada sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Eso significa que hay un rango de energía de movimiento dentro de las moléculas. Por ejemplo, en un gas, las moléculas se mueven aleatoriamente y a diferentes velocidades (unas se mueven más rápido y otras se mueven más lentamente). Como lo que medimos es su movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y, por tanto, no depende de su medida. La temperatura es lo que se conoce como una magnitud intensiva. Así, diremos que un cuerpo está caliente si tiene una temperatura elevada. Por otro lado, este cuerpo tendrá mucha energía térmica si, además de tener una elevada temperatura, tiene una gran cantidad de materia. 

El concepto de temperatura se puede introducir como la medida del calor o de la energía térmica de las partículas de una sustancia.

Las unidades de medida de la temperatura son las siguientes:

1. Kelvin (K): Es la unidad fundamental para la medida de la temperatura absoluta y se simboliza con K. Se denomina temperatura absoluta porque su cero coincide con la temperatura más baja posible, es decir, el cero absoluto, que es aquella temperatura a la cual todas las partículas de un material se encontrarían en reposo. Fíjense en que el cero de temperatura en la escala Kelvin son –273,15 °C.
2. Grado Celsius (°C): Con frecuencia, la medida de la temperatura se da en una escala más familiar, como es el grado Celsius (°C). Matemáticamente, el cambio de °C a K se expresa:                                                                 T (K) = T (°C) + 273,15 

Si aún te han quedado dudas, un pequeño video para que puedan despejar su mente: