Calor

El calor se puede definir como la energ�a de tr�nsito desde un objeto con alta temperatura a un objeto con menor temperatura. Un objeto no posee "calor"; el t�rmino apropiado para la energ�a microsc�pica de un objeto es energ�a interna. La energ�a interna puede aumentarse, transfiri�ndole energ�a desde uno con mas alta temperatura (mas caliente) -es lo que propiamente llamamos calentamiento-.

Ejemplo de Calor y Trabajo

Este ejemplo de intercambio entre calor y trabajo como agentes que a�aden energ�a a un sistema, nos puede ayudar aclarando algunos conceptos err�neos sobre el calor. Encontr� la idea en un peque�o art�culo de Mark Zemansky titulado "Uso y mal uso de la palabra 'calor' en la ense�anza de la F�sica". La idea clave de este ejemplo es que, si se nos presenta un gas con una temperatura alta, no podemos decir si alcanz� esa temperatura alta por calentamiento, por ejercer trabajo sobre �l, o una combinaci�n de los dos.

En la descripci�n de la energ�a que tiene un objeto a alta temperatura, no es correcto el uso de la palabra calor para decir que el objeto "posee calor" - es mejor decir que el objeto posee energ�a interna, como resultado de su movimiento molecular. Es mejor reservar la palabra calor para describir el proceso de transferencia de energ�a, desde un objeto a alta temperatura hacia otro a mas baja temperatura. Seguramente podemos tomar un objeto con baja energ�a interna y elevarla a una energ�a interna mas alta por medio de su calentamiento. Pero tambien podemos aumentar su energ�a interna realizando trabajo sobre �l, y como la energ�a interna de un objeto a alta temperatura reside en el movimiento aleatorio de sus mol�culas, no podemos decir que mecanismo se us� para proporcionarle esa energ�a.

Para advertir a profesores y estudiantes sobre los peligros del mal uso de la palabra "calor", Mark Zemansky aconseja reflexionar sobre la canci�n:

Zemansky apunta que la primera ley de la Termodin�mica es una relaci�n a aclarar. La primera ley identifica a ambos el calor y el trabajo, como m�todos de transferencia de energ�a, que pueden llevar a cabo un cambio en la energ�a interna de un sistema. Despues de ello, ninguna de las palabras calor y trabajo tienen utilidad alguna en la descripci�n del estado final del sistema -solo podemos hablar de la energ�a interna del sistema-.

Equivalente Mec�nico del Calor

El flujo de calor y el trabajo, son dos formas de transferencia de energ�a. Como se ilustra en el ejemplo de calor y trabajo, se puede elevar la temperatura de un gas, tanto calent�ndolo, como realizando un trabajo sobre �l, o una combinaci�n de los dos.

En un cl�sico experimento en 1843, James Joule demostr� la equivalencia de energ�a de calentamiento y realizadora de trabajo, usando el cambio en la energ�a potencial de unas masas suspendidas, que agitaban y calentaban el agua de un contenedor aislado, mediante unas paletas. Una medidas cuidadosas, demostraron que el aumento en la temperatura del agua era proporcional a la energ�a mec�nica empleada en agitar el agua. En esos tiempos se acept� la calor�a como unidad de calor, y el julio como unidad de energ�a mec�nica. Tambi�n se intrudujo la unidad t�rmica brit�nica (BTU). Sus relaciones con el julio son

Estas conversiones son valores de la tabla International Steam Table (IT), y se pueden encontrar variaciones de hasta el 0.5% puesto originariamente se basaron en energ�a por cambio de temperatura del agua, y estos cambios varian un poco dependiendo de la propia temperatura. La capacidad calor�fica del agua cambia ligeramente con la temperatura.

Trabajo a Presi�n Constante

De la definici�n de trabajo W=Fd realizado por una fuerza constante F actuando a lo largo de una distancia d: Solamente para un proceso a presi�n constante, el trabajo es: