Divulgación Definición exacta de calor

[Dfens]

Buenas, mi intención es abrir un debate de que es realmente el calor ya que practicamente todos los libros de cualquier nivel dicen que es "una forma de energía" cuando todos sabemos que no es una forma de energía.
La definición mas exacta sería un mecanismo para transferir energía al igual que el trabajo, pero los libros (de todos los niveles) no explican muy bien lo que es y si alguno dice que es un mecanismo de transferencia de energía un poco mas adelante se vuelve a contradecir con que es "energía en tránsito", "una forma de energía", etc
En fin ¿Cómo podemos definir el calor?

[Caifan]

Re: Definición exacta de calor

En forma simplista, el término "energía en transito" puede ser definido como la energía que se transfiere de un cuerpo o campo físico a otro cuerpo o campo.

Hace poco leí aqui en el foro donde se decia que la unica definicion de trabajo es la que habla de un desplazamiento y una fuerza, ¿quién transmite a quién?, por ejemplo, un campo electrico a una particula cargada, de un cuerpo a otro (golpear un balón de futbol haciendo que se mueva) o el campo gravitacional de la tierra a algun cuerpo en caida libre. Lo que importa es que haya un desplazamiento por parte de una fuerza (electrica, mecanica o gravitacional) y también es importante saber que la cantidad de energía mecanica que gana ese cuerpo el balón (aumenta su energia cinetica) es igual a la energía que pierde quien golpea el mismo (ignorando resistencias).

Es importante saber diferenciar que ese trabajo existe sólo durante la transferencia; al momento que se golpea el balón, mientras la partícula este bajo el efecto del campo. Fuera de estos intervalos de tiempo, esa energia que se transfirió se convierte en energia potencial perdida (por quien cede la energia) en energia cinética (quien recibe esa energia).

El caso del calor es parecido. Calor es la energía que se transmite por una diferencia de temperaturas, y se transmite por medio de vibraciones moleculares (no se si tenga mucho sentido hablar de calor a nivel molecular, es una pregunta que he estado rondando varios dias y creo merece otro hilo). Durante esas vibraciones por la diferencia de temperaturas (proporcional a la energía de las vibraciones, rotaciones y traslaciones de los cuerpos que intercambian energia en forma de calor) hablamos precisamente de calor. Al cesar las vibraciones debido a esa diferencia de temperaturas especifica, ese calor del que hablamos ahora es energía interna de las moleculas. E igual que en el trabajo, las magnitudes perdidas y ganadas deben ser iguales (salvando irreversibilidades).


Espero haber sido claro, aunque creo que ahora el que tiene dudas soy yo.

Saludos. Caifan.

Aclaración: Una disculpa Dfens, al momento de escribir mi respuesta pensaba en que mi respuesta iba dirigida a alguien con pocos estudios en Física o recién iniciado en estos tema (al leer que se etiqueta como Divulgación), jamás pense en ver su nivel de estudios, respecto al cual mi respuesta esta un poco fuera de lugar.

[Dfens]

Re: Definición exacta de calor

Por favor, no tiene por que disculparse.
Lo que no sé es si mi pregunta se interpretó correctamente, yo se que es muy difícil definir el calor de forma precisa e incluso libros muy especializados en termodinámica no lo hacen y se contradicen a cada rato, pero seguimos diciendo que el calor ES ENREGÍA que se trasmite, pero no es energía sino la FORMA o MECANISMO por el cual se transfiere la energía, pero no es energía en sí. No se si me explico a lo que voy, desde ya muchas gracias!

P.D: No sé si era correcto etiquetar mi mensaje con "divulgación" pero me pareció que era lo mejor porque creo que lo que yo planeto no entraba en ninguna opción que me aparecía, salvo en divulgación, si no había que poner eso mil disculpas. Saludos

[polonio]

Re: Definición exacta de calor

No, no es un mecanismo ni nada de eso: es energía (intercambiada entre cuerpos a distinta temperatura). Es un concepto muy bien establecido y sin ninguna contradicción. Y, sí, hay varias formas de producir esta transferencia de energía que implica diferentes temperaturas que se llama calor (mecanismos, que dices tú, si que es un término totalmente incorrecto y confuso).

[Dfens]

Re: Definición exacta de calor

Pues mira, yo las únicas energias que conozco son la energía cinética y la potencial, no conzoco una energía que se llame calor y cuando me refiero a mecanismo no me estoy refiriendo a la conducción, convección, radiación, etc. Me parece que hay una confusión en definir exactamente que es el calor, y los inspectores de física generalmente están haciendo ver que no se puede decir que el calor es energía sino un MEDIO O MECANISMO de transferencia de energía.
Podría citar varios textos o sinó observen sus libros que si alguno dice que el calor es un MEDIO de transferencia de energía como el trabajo al los tres renglones otra vez dicen que es una forma de energía, cosa que lo comprendo porque es algo difícil de definir y hay otras cosas más importantes.

[polonio]

Re: Definición exacta de calor

Pues si las únicas energías que conoces son las potencial y la cinética es que no sabes qué es la energía. Lo siento, pero no hay confusión ninguna en la definición de calor ni hay "inspectores" de la física y sí mucho amante de la pseudociencia. Y ni el trabajo si el calor son mecanismos algunos, son variaciones o transferencias de energías. Y sí es un concepto importantísimo y se tiene mucho cuidado al tratar estos conceptos fundamentales y hay muchas horas de estudio, trabajo y experimentación para llegar a estos conceptos que pretendes cambiar de un plumazo sin justificación alguna.

En los libros de física se habla de física y se define coherentemente el calor. Otra cosa es que no lo entiendes y para eso estamos dispuesto a ayudarte: te contestamos a lo que no comprendas. Si no te gusta la física y quieres inventarte una nueva no es este el foro adecuado: aquí se respeta la ciencia.

Como último recurso te cito el primer principio de la termodinámica: $\dst \Delta U = Q+W$ (más claro no se puede decir que el calor y el trabajo son variaciones de energía).

Espero que recapacites.

[Dfens]

Re: Definición exacta de calor

Pues si las únicas energías que conoces son las potencial y la cinética es que no sabes qué es la energía.

Bueno doctor explíqueme que otras energías hay ademas de la potencial y la cinética, no se vale decir energía térmica, ni eólica,

Lo siento, pero no hay confusión ninguna en la definición de calor

Jamás dije ni diré que la ciencia no sepa que es el calor, lo que digo es que la mayoría de la gente tiene un concepto errado de lo que es y algunos libros no lo dejan bastante claro. Nada más

ni hay "inspectores" de la física y sí mucho amante de la pseudociencia.

Se ve que nunca trabajaste en educación de la física, no se como se llamarán en tu país pero los inspectores son los que inspeccionan y ponen un puntaje a los profesores y licenciados de física en el sistema educativo.

Y ni el trabajo si el calor son mecanismos algunos

,

El calor y el trabajo son formas o MECANISMOS de transferencia de energía.

son variaciones o transferencias de energías.Y sí es un concepto importantísimo y se tiene mucho cuidado al tratar estos conceptos fundamentales y hay muchas horas de estudio, trabajo y experimentación para llegar a estos conceptos que pretendes cambiar de un plumazo sin justificación alguna.

No lo dudo, yo no intento cambiar el concepto verdadero del calor, solo definirlo más adecuadamente, cosa que algunos textos y "entendidos en física" no lo tienen muy claro.

En los libros de física se habla de física y se define coherentemente el calor. Otra cosa es que no lo entiendes y para eso estamos dispuesto a ayudarte: te contestamos a lo que no comprendas. Si no te gusta la física y quieres inventarte una nueva no es este el foro adecuado: aquí se respeta la ciencia.

Te puedo mostrar 500 libros de física en que no solo no se define coherentemente el calor sino que hay otros errores en otros temas. Mira que no todos los libros son 100% fiables en temas de hilar muy fino.

Como último recurso te cito el primer principio de la termodinámica: $\dst \Delta U = Q+W$ (más claro no se puede decir que el calor y el trabajo son variaciones de energía).

Espero que recapacites.

Variaciones de energía no significa que sean energías, ni el trabajo, ni el calor en sí son energías sinó que representan UN MEDIO para la transferencia de energía, o sea son la transferencia en sí.
Sugiero que profundices en el tema.

Donde se armaron algunas discusiones aunque el sitio no es muy académico que digamos con unos artículos de Friedrich Herrmann fue en wikipedia.org/wiki/Heat en la parte de "semantic misconceptions"

[ignorante]

Re: Definición exacta de calor

Hola Dfens, polonio y demás amigos del foro: para profundizar este debate les propongo las siguientes cuestiones: ¿son lo mismo el calor, la energía calorífica, la energía térmica, la energía interna y la entalpía? De no ser lo mismo, ¿en qué se distinguen?

[polonio]

Re: Definición exacta de calor

A ver, Dfens, no soy doctor (aún estoy en ello). Y, entre otras cosas, enseño en la universidad.

Si crees que muchos no tiene claro el concepto de calor, estamos de acuerdo: veo que tú eres uno de ellos.

Que haya libros que lo definan mal... puede que alguno, pero viendo que tú no sabes lo que es el calor lo pongo en duda. Así que te tengo que pedir referencias exactas. Lo que tengo claro, ahora mismo, es que si no sabes lo que es el calor ni lo que es la energía malamente puedes criticar textos que hablen de ello.

Ya te he puesto la definición exacta y ya te he puesto el primer principio: si sabes lo que significa una igualdad y lo que son magnitudes aditivas verás que difícilmente podemos comparar la variación de energía interna con el calor si ambas no son energía.

Bueno, vamos a lo de mecanismos: por ejemplo, en el rozamiento se produce un trabajo no conservativo que es igual a la disminución de energía mecánica y se desprende en forma de calor (en forma de significa que es una variación -negativa- de energía). El mecanismo es la repulsión electrostática de la moléculas de las superficies de ambos materiales.

Ahora, para ignorante (grosso modo, pues no quiero profundizar demasiado): calor, energía calorífica y energía térmica sí son lo mismo (aunque alguno de estos términos pueden ser un tanto ambiguo y anticuado, en el contexto adecuado no puede dar lugar a dudas). En esto Dfens tiene algo de razón : hay términos que pueden resultar algo ambiguos en la física... si alguien no sabe de qué se está hablando. La energía interna es la energía que posee un sistema (energía cinética y potencial a escala microscópica, no de todo el conjunto respecto al exterior). Y la entalpía es la energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

[Cat_in_a_box]

Re: Definición exacta de calor

Hola,

No soy licenciado en Física como tú, Dfens, ni mucho menos camino de doctor como polonio, pero, creo que se podría contestar a esto de una forma más sencilla. ¿No te basta con pensar en el experimento de nuestro querido físico cervecero Joule? Gracias a su experimento, tenemos la concepción moderna del calor, que dejó atrás a la idea del calórico. Por tanto, el calor se podría definir como una forma de energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura.

Además, para respaldar esto, no tienes más que recurrir al equivalente mecánico del calor. Joule, como resultado de sus investigaciones, encontró que determinada cantidad de energía era siempre equivalente a una cierta cantidad de calor y que cuantitativamente:

$$1 \mathrm{cal}=4'186 \mathrm{J}$$

Así que, a partir de este resultado, los demás científicos interpretaron al calor no como un fluido que se transfiera de uno a otros sistemas con distinto nivel térmico, sino como una forma más de energía. También puedes pensar en otras formas de producir calor, como en las reacciones químicas, fricción... De hecho, frecuentemente la energía que se intercambia en una reacción química es calorífica, calor (aunque bueno, también puede ser eléctrica, lumínica...). Por tanto, cuando un sistema evoluciona de un estado a otro (experimenta un proceso termodinámico), puede intercambiar calor, energía, con su entorno, de modo que éste se puede invertir en modificar la temperatura del sistema o el estado físico en el que se encuentre.

Es cierto que a veces el término calor se utiliza tanto para referirse a la energía térmica como a la transferencia de ésta, por lo que conviene aclarar y examinar el contexto en que se dice para dar un sentido completo al término. De hecho, esto ya lo dice polonio:

(aunque alguno de estos términos pueden ser un tanto ambiguo y anticuado, en el contexto adecuado no puede dar lugar a dudas)

Por último, sólo una cosa más me gustaría decirte. Todos sabemos que el calor se transfiere por tres formas o mecanismos distintos (conducción, convección y radiación).

Entonces, si tú dices que el calor se trata de un mecanismo, ¿la conducción, por ejemplo, sería consecuentemente un mecanismo de transferencia de otro mecanismo?

Saludos,

[Dfens]

Re: Definición exacta de calor

Listo ya lo entendí: Generalmente los que enseñamos física y la bibliografía no utilizan una presentación confusa del calor.

Ahora que se me aclararon las dudas puedo definir al calor como una forma de energía que no es un fluido pero que puede pasar de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperaturas.

También puedo decir que el calor ahora si tiene tres mecanismos para propagarse: conducción, convección y radiación.

Si lo utilizamos en el contexto adecuado no puede dar lugar a dudas la utilizacion de calor y energía térmica como sinónimos, además todos sabemos que todas las energías que conoce la física (potencial, cinética, química, eólica, térmica, etc) pueden cambiar de una forma a otra.

Desde ya si me surge cualquier duda la planteo y discutimos, voy a ver si profundizo en esta otra forma de energía.

Saludos y Gracias.

[ignorante]

Re: Definición exacta de calor

[FONT=Arial]Hola compañeros foreros. Me alegra saber que para el amigo Dfens ya se aclaró la cuestión, pero ahora yo tengo más dudas (qué raro, no?). El amigo cat_in_ a_box menciona el experimento de Joule: [/FONT]

[FONT=Arial]

¿No te basta con pensar en el experimento de nuestro querido físico cervecero Joule? Gracias a su experimento, tenemos la concepción moderna del calor, que dejó atrás a la idea del calórico. Por tanto, el calor se podría definir como una forma de energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura.

[/FONT]
[FONT=Arial]Si recuerdo bien, el experimento de Joule consistía en mover, por medio de la caída de unas pesas, unas paletas que agitaban un líquido contenido en un tonel, y medir el aumento de temperatura resultante de la agitación. En este experimento hay evidentemente un aumento de energía interna (por el aumento de temperatura). Mi duda es: ¿existe [FONT=Arial]transferencia de calor[/FONT] en el experimento de Joule? Ya todos admitimos que el calor es resultado de una diferencia de temperaturas, no? Y creo que en el experimento de Joule, de inicio, [FONT=Arial]no existe diferencia de temperaturas ya que el líquido y las paletas comienzan a la misma temperatura[/FONT]; por lo tanto, creo, en este experimento no participa para nada el calor! ¿Entonces cómo sirvió este experimento para determinar el "equivalente mecánico [FONT=Arial]del calor[/FONT]"? [/FONT]

[Dfens]

Re: Definición exacta de calor

Ignorante y demás amigos, lo que puse mas arriba si no se dieron cuenta fue en tono sarcástico asi que lo voy a poner mas claro:

Los que enseñamos física, los textos académicos, etc, utilizamos una presentación confusa del calor.

El calor NO ES UNA FORMA DE ENERGÍA!

La "energía térmica", química, eólica, etc, NO EXISTEN!!

El modelo para explicar el calor que se utiliza comunmente de una "forma de energía" es incorrecto, pero generalmente en secundaria a nuestros alumnos les decimos "mentiras piadosas" para no oscurecer más de lo que aclaramos, como por ejemplo cuando les enseñamos la ley de ohm (macroscópica), pero no les decimos que para que se cumpla que la intensidad sea proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia se tienen que cumplir condiciones microscópicas (ley de ohm microscópica), o sea la verdadera ley de ohm.

Saludos

[polonio]

Re: Definición exacta de calor

¿De qué modelo hablas? El primer principio es el primer principio y no es ningún modelo.

Ya te pedí que debes dar referencias exactas de libros para que podamos ver si hay tanto supuesto animal hablando de forma incorrecta del calor o es que tú no te enteras ni te quieres enterar de lo que es. Si después de escribirte el primer principio (ya me parece increíble que te lo tenga que referir) no ves que el calor es una transferencia de energía ya me parece muy preocupante. Y negar el primer principio de la termodinámica sin aportar pruebas es entrar en el pantanoso y repugnante campo de la pseudociencia.

Así que, por favor, define tú el calor de forma menos confusa pero que sea compatible con los principios de la física aceptados y que se someta al método científico.

[polonio]

Re: Definición exacta de calor

[FONT=Arial]Hola compañeros foreros. Me alegra saber que para el amigo Dfens ya se aclaró la cuestión, pero ahora yo tengo más dudas (qué raro, no?). El amigo cat_in_ a_box menciona el experimento de Joule: [/FONT]

[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]Si recuerdo bien, el experimento de Joule consistía en mover, por medio de la caída de unas pesas, unas paletas que agitaban un líquido contenido en un tonel, y medir el aumento de temperatura resultante de la agitación. En este experimento hay evidentemente un aumento de energía interna (por el aumento de temperatura). Mi duda es: ¿existe [FONT=Arial]transferencia de calor[/FONT] en el experimento de Joule? Ya todos admitimos que el calor es resultado de una diferencia de temperaturas, no? Y creo que en el experimento de Joule, de inicio, [FONT=Arial]no existe diferencia de temperaturas ya que el líquido y las paletas comienzan a la misma temperatura[/FONT]; por lo tanto, creo, en este experimento no participa para nada el calor! ¿Entonces cómo sirvió este experimento para determinar el "equivalente mecánico [FONT=Arial]del calor[/FONT]"? [/FONT]

Joule hizo muchos experimentos, pero si te refieres al de "las paletas" el líquido (y las paletas) acaban a una temperatura mayor que la inicial porque la variación de energía potencial gravitatoria se ha transferido en forma de calor al líquido aumentando su temperatura.