1r ciclo Transferencia de calor y temperatura constante

[juanji]

Hola buenas,

Respecto al concepto de calor o, más correcto, el concepto de transferencia de calor me cuesta interpretarlo cuando la temperatura del cuerpo al que le transfiero calor mantiene su temperatura constante. Es el caso, por ejemplo, de cuando se produce la fusión de un sólido a líquido y se llega al punto de fusión donde la temperatura se mantiene constante y la energía absorbida se invierte en vencer las fuerzas de atracción. Es decir, entiendo bien el concepto de calor (o su transferencia) cuando la energía que se transfiere de un cuerpo a otro es debida a una diferencia de temperatura entre los dos cuerpos resultando una variación de sus temperaturas respectivas, pero ¿pero como interpreto ese calor o su transferencia cuando la temperatura se mantiene constante? ¿No es el calor por definición la energía transferida por una diferencia de temperatura? ¿La energía que se aplica a partir del punto de fusión ya no lo puedo considerar calor?

Me gustaría que alguien me esclareciese mi duda aunque no sé si he sabido expresarla bien.


Gracias y un saludo.

[arivasm]

Re: Transferencia de calor y temperatura constante

¿pero como interpreto ese calor o su transferencia cuando la temperatura se mantiene constante? ¿No es el calor por definición la energía transferida por una diferencia de temperatura? ¿La energía que se aplica a partir del punto de fusión ya no lo puedo considerar calor?

La definición más sencilla, y al mismo tiempo exacta, de calor es "transferencia de energía entre dos cuerpos diferente del trabajo".

El texto siguiente es un extracto del magnífico "Termodinámica" de Callen

Desde el punto de vista atómico, una muestra macroscópica de materia es un conglomerado de un número enorme de electrones y núcleos. Una descripción matemática completa de la muestra consiste, pues, en la especificación de las coordenadas adecuadas para cada electrón y cada núcleo. De este modo, se requieren del orden de 10²⁴ o 10²⁵ coordenadas para describir el estado de un litro de alcohol. Ahora bien, este tipo de descripción es indudablemente válido en cierto sentido, pero, evidentemente, no es la que consideraría adecuada el hombre que redacta la etiqueta de la botella. Para describir macroscópicamente un sistema se requiere un escaso número de parámetros, en contraste con el enorme número requerido para una descripción atomística. En la transición desde el nivel de descripción atómico al macroscópico se produce una simplificación enorme, así como una drástica reducción en el número de variables necesarias.
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Incluso durante una medida «rápida», completada en un solo microsegundo, los átomos de un sólido típico experimentan alrededor de 10 millones de vibraciones. En consecuencia, las medidas macroscópicas detectan solamente valores medios de las coordenadas atómicas. El proceso matemático de calcular el valor medio respecto a una coordenada la elimina evidentemente de la formulación matemática. Por lo que podemos ver, en principio. de qué modo se reduce el número de ellas al pasar del nivel de descripción atómico al macroscópico.
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Aunque el promedio estadístico reduce drásticamente el número de variables necesarias, no las elimina todas. De los 10²⁴ parámetros atómicos originales, un pequeño número de ellos, muy especiales, sobreviven al proceso de determinación de los valores medios y permanecen como parámetros apropiados para la descripción del sistema macroscópico. O, dicho de otro modo, de la multitud de coordenadas atómicas, hay unas pocas que poseen la propiedad excepcional de ser observables macroscópicamente*.
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La Termodinámica es el estudio de las consecuencias macroscópicas de las innumerables coordenadas atómicas que, en virtud del promedio estadístico, no aparecen explícitamente en la descripción macroscópica de un sistema dado.

Ahora bien, ¿cuáles son las consecuencias principales de la existencia de los modos atómicos «ocultos» de movimiento de los que se ocupa la Termodinámica? Hay una consecuencia principal que podemos percibir inmediatamente de modo cualitativo y que ilustra la naturaleza de los problemas con los cuales nos enfrentaremos de aquí en adelante. Recordemos primero que en las otras dos ciencias, la mecánica y la electricidad, estuvimos interesados en el concepto de energía. La energía puede transferirse a un modo mecánico de un sistema, denominándose a tal transferencia de energía, trabajo mecánico. Análogamente, puede transferirse energía a un modo eléctrico de un sistema. El trabajo mecánico está tipificado por el término -P dV (P es la presión y V es el volumen), y el trabajo eléctrico está tipificado por el término - E dP (E es el campo eléctrico y P es el momento dipolar eléctrico). Estos términos energéticos y varios otros términos de trabajo mecánico y eléctrico se tratan con amplitud en las referencias clásicas de la mecánica y la electricidad. Ahora bien, es igualmente posible transferir energía a los modos atómicos de movimiento ocultos que a aquellos que resultan ser macroscópicamente observables. La energía transferida a los modos atómicos ocultos se denomina calor.

*Se refiere a coordenadas normales, o amplitudes de modos de vibración del sistema constituido por las partículas que conforman el sistema objeto de estudio.

[juanji]

Re: Transferencia de calor y temperatura constante

Fantástica elección para la respuesta.

Muchas gracias.