Diferencias entre calor y temperatura

En nuestra vida cotidiana es común tener percepciones entre frío y calor cuando entramos en contacto con algún cuerpo o sentimos variaciones de temperatura ambiental. De igual modo se tiende asociar el aumento de temperatura con la producción de calor, pero en realidad, esto no pasa en todos los casos, siendo este un punto de partida interesante para estudiar las diferencias entre calor y temperatura.

En física, calor y temperatura poseen significados distintos, esto se ha conseguido mediante la verificación del estado de las partículas que componen el cuerpo en estudio, así mismo, se ha logrado establecer parámetros de medición de ambas variables. En este artículo explicaremos las principales diferencias entre calor y temperatura, de manera que se utilice el término correcto en cualquier circunstancia.

Para comenzar a notar las diferencias entre calor y temperatura, es bueno definir cada una de ellas y conocer de manera correcta cómo la ciencia trata estas variables, ya que en ocasiones, por su relación, suelen confundirse o tratarse como sinónimos.

Concepto del calor

En física el calor se considera como la energía térmica que se produce por el movimiento de las partículas que conforman a un cuerpo. La cantidad de energía térmica que se produce dependerá del número de partículas que conforman el cuerpo, así como el tamaño, el tipo y la velocidad.

En termodinámica el calor también se ha definido como energía térmica en movimiento, debido a que esta se transfiere entre distintos cuerpo que se encuentran a diferentes temperaturas. Este hecho siempre ocurre de un cuerpo caliente a otro más frío, de manera que ambos alcancen la misma temperatura y tengan un equilibrio térmico.

¿Qué es la temperatura?

La temperatura en física se define como una magnitud que tiene como objetivo medir la energía cinética de las moléculas. Esta energía es apreciable en forma de calor, la cual se cuantifica a partir de la comparación con ciertos patrones ya establecidos. En el caso de la temperatura solo el movimiento de las moléculas es relevante, a diferencia del calor que también intervienen el tamaño y tipo de dichas moléculas.

Mecanismos de transferencia

Veamos los mecanismos de transferencias, que también nos sirven para conocer las diferencias entre calor y temperatura.

Transferencia de calor

La transferencia de calor entre un cuerpo y otro se realiza mediante tres eventos que son la convección, la radiación y la conducción. Aunque son eventos que se tratan de manera independiente, en realidad durante un intercambio de energía puede ocurrir más de un evento a la vez.

Transferencia de temperatura

Muy a menudo se tiende a confundir la temperatura con la percepción del calor y aunque este estrechamente relacionada no es la manera correcta de nombrarlo. La temperatura simplemente es el estado térmico de una sustancia, es decir, solo es una escala que mide la cantidad de calor que presenta un cuerpo. En este caso, a diferencia del calor, la temperatura no tiene mecanismos de transferencia.

Unidades de medición de calor y temperatura

Las escalas de medición que se utilizan son otra de las diferencias entre calor y temperatura, a continuación explicaremos cuales unidades se utilizan para nombrarlas a escala mundial.

Unidades de calor

Como ya se explicó el calor es un tipo de energía y como tal se ajusta a las unidades de medición de energía del Sistema Internacional de Unidades (SI). Este sistema implementa que la energía y en este caso el calor se mide en Julios (J) también es común utilizar el Kilojulio(kJ) y las calorías.

En la conversión 1 kJ es el equivalente a 1000 J, mientras que 1 caloría equivale a 4,186 julios, en ocasiones las calorías también se pueden utilizar o transformar en kilocalorías (kcal). Para efectos nutricionales las calorías son la unidad de medición que se utiliza, y su significado viene dado como la cantidad de calor que se necesita para que un gramo de agua eleve su temperatura a 1 °C.

Unidades de temperatura

Actualmente se reconocen tres escalas de medición para la temperatura:

Escala Centígrada (C): también conocida como Celcius, es la escala con mayor uso a nivel mundial incluso es utilizada en el campo científico. La medida de esta escala se establece mediante el punto de congelación del agua (0°C) y el punto de ebullición de la misma (100° C). A partir del conocimiento de estos puntos se puede calcular las temperaturas intermedias.

Escala Fahrenheit (F): posee el mismo fundamento que la escala Celcius, pero los valores de congelación y ebullición del agua son diferentes. Para la congelación se toma como punto de partida 32 °F y de la ebullición 212 °F. Esta escala se utiliza de forma común en los Estados Unidos.

Escala Kelvin: es la escala formal del Sistema Internacional de Unidades, tiene como particularidad que la medición comienza en el 0 absoluto, en ella no existen medidas negativas. Por lo tanto el punto más frio -273 °C equivale a 0°K.

Equipos de medición

Aunque no es una característica intrínseca, las diferencias entre calor y temperatura también se extiende a los equipos que se utilizan para medir a ambas variables.

Para la medición del calor se utiliza un equipo especializado que se denomina calorímetro, este equipo es capaz de medir la cantidad de calor específico que emite o por el contrario que absorbe un cuerpo. Un calorímetro tiene la capacidad de impedir que ocurra un proceso de transferencia de energía con el ambiente, absorbiendo todo el calor de la reacción para proporcionar una lectura completa. Existen varios tipos de calorímetros entre ellos el isocórico y los isobáricos.

Para el caso de la temperatura, el equipo de medición son los termómetros, instrumentos muy sensibles que proporcionan una escala numérica, con la cual se pueden apreciar los cambios en el aumento o disminución de la temperatura.

Estos equipos pueden funcionar mediante varias procesos como la dilatación (termómetros de mercurio), la expansión de gases, también hay termómetros que utilizan sensores eléctricos (termómetros digitales) y están los pirómetros, también llamados termómetros laser con capacidad para captar la radiación que desprende un cuerpo y a partir de ella convertirla en una escala de temperatura.

Referencias

Referencias consultadas para la elaboración de las diferencias entre calor y temperatura.

• Alomá, E. & Malaver, M. (2007). Los conceptos de calor, trabajo, energía y teorema de Carnot en textos universitarios de termodinámica. Educere; 11(38): 477-487. https://www.redalyc.org/pdf/356/35603814.pdf

• Gámez, R. (2020). ¿Qué es la temperatura?. Naturalis. Boletín de la coordinación de Física y química; 35: 1-6.

• Lab-Volt Ltda. (2005). Control de proceso de temperatura. http://biblio3.url.edu.gt/Publi/Libros/2013/ManualesIng/ControlProTemp-O.pdf

• Neira, L. & Pérez, E. (2016). Temperatura y calor. Conceptos básicos de los textos de física en la educación media general. Revista Arje; 10(19): 41-54. http://www.arje.bc.uc.edu.ve/arj19/art03.pdf

• Sánchez, C. (2014). ¿Por qué decir grados Celsius al hablar de grados de temperatura?. Instituto Nacional de Metrología de Colombia. https://www.researchgate.net/publication/259783030_Por_que_decir_grados_Celsius_al_hablar_de_grados_de_temperatura