¿Qué es el Calor?
El calor es una forma de energía que se produce cuando las partículas que forman la materia (como los átomos o las moléculas) se mueven más rápido. Cuanto más rápido se mueven, más energía tienen y más calor generan. Por ejemplo, cuando frotas tus manos, las partículas de tu piel se mueven más rápido y sientes que tus manos se calientan. Lo mismo ocurre cuando enciendes una vela o una estufa: las partículas del fuego se mueven muy rápido y emiten mucho calor.
Transferencia de calor
El calor puede pasar de un objeto a otro o de un lugar a otro de tres formas diferentes: por conducción, por convección o por radiación. Veamos en qué consiste cada una:
- Conducción: es cuando el calor se transmite por contacto directo entre dos objetos o partes de un mismo objeto. Por ejemplo, cuando pones una cuchara metálica en una taza de café caliente, el calor pasa del café a la cuchara por conducción y la cuchara se calienta.
- Convección: es cuando el calor se transmite por el movimiento de un fluido (como un líquido o un gas). Por ejemplo, cuando calientas una olla de agua, el agua de abajo se calienta más que la de arriba y sube, mientras que el agua de arriba baja y se calienta. Así se forma una corriente de convección que transfiere el calor por todo el agua.
- Radiación: es cuando el calor se transmite por ondas electromagnéticas (como la luz o las microondas). Por ejemplo, cuando te pones al sol, sientes el calor que te llega por radiación desde el sol. O cuando usas un microondas, las ondas electromagnéticas hacen vibrar las partículas de los alimentos y los calientan.
Cómo se expanden los objetos calientes
Cuando un objeto se calienta, sus partículas se mueven más rápido y ocupan más espacio. Esto hace que el objeto se expanda o aumente su tamaño. Por ejemplo, cuando calientas un globo, el aire de dentro se expande y el globo se infla más.
Lo mismo ocurre con los metales, los plásticos o la madera. Por eso hay que tener cuidado al construir puentes, edificios o vías de tren, porque si cambia la temperatura, pueden expandirse o contraerse y causar problemas.
Conducción del calor
La conducción del calor es la capacidad que tiene un material de transmitir el calor por contacto. Algunos materiales conducen mejor el calor que otros. Por ejemplo, los metales son buenos conductores del calor, porque sus partículas están muy juntas y pueden pasar fácilmente el calor entre ellas. Por eso las ollas o las sartenes suelen ser de metal, para que puedan calentarse rápidamente al ponerlas al fuego.
En cambio, otros materiales como la madera, el corcho o la lana son malos conductores del calor, porque sus partículas están más separadas y no pueden pasar bien el calor entre ellas. Por eso se usan como aislantes térmicos, para evitar que el calor salga o entre en un lugar. Por ejemplo, las casas tienen paredes con aislamiento térmico para mantener una temperatura agradable en su interior.
El papel del calor en los cambios de estado de la materia
La materia puede presentarse en tres estados: sólido, líquido o gaseoso. Estos estados dependen de la temperatura y la presión a las que esté sometida la materia. Cuando cambia la temperatura o la presión, la materia puede cambiar de estado. Por ejemplo, el agua puede estar en estado sólido (como el hielo), en estado líquido (como el agua) o en estado gaseoso (como el vapor). Estos cambios de estado se producen por el efecto del calor. Veamos cómo:
- Cuando calientas un sólido, sus partículas se mueven más rápido y se separan unas de otras. Si el calor es suficiente, el sólido se funde y pasa a estado líquido. Por ejemplo, cuando calientas un trozo de hielo, se convierte en agua líquida. Este cambio se llama fusión.
- Cuando calientas un líquido, sus partículas se mueven más rápido y se separan aún más. Si el calor es suficiente, el líquido se evapora y pasa a estado gaseoso. Por ejemplo, cuando calientas una olla de agua, se convierte en vapor de agua. Este cambio se llama vaporización.
- Cuando enfrías un gas, sus partículas se mueven más lento y se juntan unas con otras. Si el frío es suficiente, el gas se condensa y pasa a estado líquido. Por ejemplo, cuando el vapor de agua se encuentra con una superficie fría, se convierte en gotas de agua líquida. Este cambio se llama condensación.
- Cuando enfrías un líquido, sus partículas se mueven más lento y se juntan aún más. Si el frío es suficiente, el líquido se solidifica y pasa a estado sólido. Por ejemplo, cuando pones una botella de agua en el congelador, se convierte en hielo sólido. Este cambio se llama solidificación.
