CALOR Y TEMPERATURA

El cuerpo humano: su calor y su temperatura

Las experiencias sobre calor y temperatura más próxima a nosotros son aquellas que tienen lugar en nuestro propio cuerpo.

Todos sabemos que el organismo humano debe mantener su temperatura constante en torno a los 37ºC, para que de esta forma nuestros órganos puedan funcionar con normalidad. De hecho, casi el 80% de la energía que obtenemos de los alimentos que consumimos y del oxígeno que respiramos se invierte en mantener constante esa temperatura y solo el 20% restante se emplea en realizar las diversas actividades que ejercemos.

Cuando en los días fríos, disminuye la temperatura de los miembros más periféricos de nuestro cuerpo (las extremidades), nuestros centros vitales (corazón, pulmones, cerebro, etc.) siguen manteniendo la temperatura inalterable.

Temperatura

En la vida diaria usamos muy a menudo dos palabras cuyo significado suele confundirse: calor y temperatura. Aunque íntimamente ligados, son dos conceptos diferentes. ¿Cuál es la diferencia? Para explicarla hagamos la siguiente comparación: si en un recipiente echamos agua, ésta alcanzará un cierto nivel. Si se echa más agua, el nivel sube, pero nadie confundirá la cantidad de agua con el nivel del agua.

Una diferencia semejante hay entre cantidad de calor y temperatura o “nivel calórico”. Al calentar agua en un recipiente, se le entrega una cierta cantidad de calor,  y la temperatura, o “nivel” de calor, sube, como sube el nivel del agua cuando se echa más en el recipiente.

Más todavía;  dos cuerpos pueden tener la misma temperatura y distintas cantidades de calor.

Si hacemos hervir agua en los dos recipientes como lo muestra la figura anterior, la temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100ºC, pero el que tiene más agua tiene mayor cantidad de calor.

También podemos comprobar esta diferencia con la siguiente experiencia:

Calienta con la misma hornalla y durante el mismo tiempo dos cantidades diferentes de agua o de cualquier otra sustancia que inicialmente se encuentren a la misma temperatura. Al hacerlo se comprobará un aumento de temperatura mayor para la cantidad más pequeña de agua, que para la cantidad más grande. Es decir que habiendo recibido la misma cantidad de calor y durante el mismo tiempo hemos obtenido diferentes variaciones de temperatura.

Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que se encuentran a distintas temperaturas, el calor pasa del cuerpo que posee más temperatura al cuerpo que posee menos temperatura, con independencia de la masa y del tamaño de los mismos. Así, si sumergimos en agua fría un trozo de hierro al rojo vivo, se comprobará que se produce una transmisión de calor desde el hierro hacia el agua. Esta transmisión de calor cesa cuando las temperaturas de ambos cuerpos se igualan.

Debemos definir que existe una forma de energía en las moléculas que depende del “grado de calor” que posean: a esa energía la llamamos Energía cinética o energía de movimiento. Cuanto más calor reciban, se van a mover a mayor velocidad, y cuanta menos energía calórica posean, tendrán menor velocidad. (Esto proviene de la Teoría cinética molecular).

Al calor se lo considera como una energía en tránsito, significa que los cuerpos ceden y ganan calor pero no lo poseen.

Cuando un cuerpo recibe calor, aumenta la velocidad con la que se mueven dichas moléculas y este aumento será tanto mayor cuanto mayor sea la cantidad de calor recibido o menor sea el número de moléculas que forman ese cuerpo.

La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas que forman un cuerpo.

Termómetro de mercurio

Se toma un tubo de sección muy fina (tubo capilar) con una ampolla cerrada, el bulbo, en un extremo y con una abertura en el otro. Se calientan las dos extremidades y luego se introduce la extremidad abierta en una cubeta de mercurio. Éste penetra en el tubo y luego, mediante suaves golpecitos, se los hace llegar hasta el bulbo. Repitiendo la operación se consigue llenar el bulbo y el tubo. Se procede luego a cerrar el tubo con una llama, después de haber hecho hervir el mercurio, para eliminar cualquier partícula de aire.

La medida de la temperatura

Te resultará habitual la palabra grado como unidad para medir la temperatura, pero en realidad esta unidad es sólo una de las unidades que existen para medir esta magnitud.

La temperatura puede medirse según tres escalas diferentes:

v      La escala centígrada o escala Celsius:

v      La escala absoluta o escala Kelvin   

v      La escala anglosajona o escala Fahrenheit

La escala centígrada o escala Celsius fija un valor de la temperatura igual a cero en el punto de congelación del agua (0 grados centígrados, 0ºC) y un valor de la temperatura igual a cien en el punto de ebullición del agua a la presión atmosférica normal (100 grados centígrados, 100ºC) a la presión atmosférica normal: una atmósfera de presión. El intervalo entre ambas temperaturas se divide en cien partes iguales, cada una de las cuales se denomina grado centígrado o grado Celsius.

La escala absoluta o escala Kelvin fija un valor de la temperatura igual a cero en la temperatura más baja que se puede alcanzar, que corresponde al estado en que todas las moléculas que forman un cuerpo estarían en reposo y que equivale a   -273ºC (0 Kelvin, 0 K), no se pone el cero como supra índice en el grado Kelvin  y cada unidad de esta escala tiene el mismo valor que el de la escala centígrada.

Para obtener en Kelvin ( K) una temperatura que viene dada en grados centígrados (ºC), se utiliza esta ecuación:

                                               K= °C+273

 La escala anglosajona o escala Fahrenheit fija un valor de la temperatura igual a treinta y dos en el punto de fusión del agua (cuando pasa del estado sólido al liquido) (32 grados Fahrenheit, 32ºF), y un valor de la temperatura igual a doscientos doce en el punto de ebullición del agua a la presión atmosférica normal (212 grados Fahrenheit, 212ºF). El intervalo entre ambas temperaturas se divide en 180 partes iguales cada una de las cuales se denomina grado Fahrenheit.

Para obtener en grados Fahrenheit (ºF) una temperatura dada en grados centígrados (ºC) se utiliza esta ecuación: