CALOR: Forma de energía que actúa sobre las sustancias para elevar su temperatura; energía asociada con el movimiento al azar de las moléculas. Caliente.

Calor, trabajo, energía y potencia

El calor y el trabajo son las dos formas de energía que pueden ser transferidas entre objetos o sistemas. La transferencia de calor está estrechamente relacionada con la temperatura (o la diferencia de temperaturas) existente entre dos o más objetos. El calor siempre se transfiere de un objeto con mayor temperatura a objetos con temperaturas más bajas. Un buen ejemplo cotidiano de la transferencia de calor es el calentamiento de agua en una olla sobre una estufa. La placa de la estufa se calienta, y el calor se transfiere desde la placa a través de la parte inferior de la olla y luego al agua. La transferencia de calor al agua hace que la temperatura de la misma aumente. En otras palabras, el calentamiento de un objeto es equivalente a la transferencia de energía (calor) hacia el objeto.

En muchas aplicaciones prácticas, se requiere reducir la temperatura de un objeto en lugar de aumentarla. Siguiendo el ejemplo anterior, esto solo se puede lograr si se tiene otro objeto con una temperatura más baja que el objeto que se desea enfriar. Al poner estos dos objetos en contacto, se producirá una transferencia de calor desde el objeto que se desea enfriar hacia el otro, lo que hará que su temperatura disminuya. En otras palabras, el enfriamiento de un objeto es equivalente a disipar energía (calor) lejos de él. La transferencia de trabajo está típicamente asociada al uso de ejes mecánicos, como la rotación de un motor eléctrico o en un motor de combustión.

Existen otras formas de transferencia de trabajo, pero el uso de un eje de rotación es el método principal utilizado en los sistemas de refrigeración.

Como se mencionó, tanto el calor como el trabajo son formas de energía. Los métodos de transferencia entre objetos son diferentes, pero en un proceso que involucra tanto calor como trabajo, la transferencia total se obtiene sumando la transferencia de calor y trabajo, lo que determina el resultado del proceso.

La unidad del SI para cuantificar la energía, el calor y el trabajo es el Joule (J). La cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 kg de agua de 15 a 16 °C es de 4.187 kJ. Esta cantidad de energía (4.187 kJ) se puede transferir en forma de calor o como trabajo, aunque, en este caso, el calor es la forma de transferencia más práctica.

Existen diferencias en la cantidad de energía requerida para aumentar la temperatura de diversas sustancias en 1 ºK. Por ejemplo, para aumentar la temperatura de 1 kg de hierro puro en 1 ºK, se necesitan 0.447 kJ, mientras que para 1 kg de aire atmosférico solo se necesita 1.0 kJ. La propiedad que hace que el hierro sea diferente del aire en cuanto a la energía necesaria para un incremento de temperatura se llama "calor específico". El calor específico se define como la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura en 1 ºK de 1 kg de una sustancia. La unidad de capacidad calorífica específica es J/kg·K.

La velocidad a la que se transfiere la energía se llama potencia. La unidad del SI de potencia es el Vatio o Watt (W).

Ejemplo:

Si se transfieren 10 J por segundo, la tasa de transferencia de energía se indica como 10 J/s = 10 W. En el sistema SI, la unidad de potencia es la misma para la transferencia de calor y trabajo. En otros sistemas de unidades, las velocidades de transferencia para el calor y el trabajo pueden tener diferentes unidades.