Created by: roberto.c.alfredo on Jul 16, 2025, 3:22 AM
1. ¿Calor o temperatura? 🌡️🍵
Tu taza de café “tiene” temperatura (estado) pero “pierde” calor (energía) hacia el aire.
- Calor \(Q\): energía transferida por diferencia de \(T\).
- Temperatura \(T\): parámetro que define hacia dónde fluye \(Q\).
2. Ley cero: el termómetro se vuelve juez ⚖️
Si \(A\) está en equilibrio térmico con \(B\) y \(B\) con \(C\)\(\,\)\(\Rightarrow\)\(\,\) \(A\) lo está con \(C\). Esto permite construir escalas de temperatura reproducibles.
3. De Fahrenheit a Kelvin 📏
| Escala | Punto de fusión del agua | Punto de ebullición | Cero absoluto |
|---|---|---|---|
| Fahrenheit | \(32 °F\) | \(212 °F\) | \(-459{,}67 °F\) |
| Celsius | \(0 °C\) | \(100 °C\) | \(-273{,}15 °C\) |
| Kelvin | \(273{,}15 K\) | \(373{,}15 K\) | \(0 K\) |
Dato cultural: Galileo usó vino tintado como “fluido sensible” en el primer termoscopio (s. XVII). 🍇
4. Capacidad calorífica y calor específico 🔥
\(Q = m\,c\,\Delta T\)
- \(c_{\text{agua}} = 4{,}18\ \text{kJ kg}^{-1}\text{K}^{-1}\) → excelente refrigerante.
- Metales ligeros tienen \(c\) bajo ⇒ se calientan y enfrían rápido. (Ejemplo: para Aluminio, \(c≈0,90\,\text{kJ}\,\text{kg}^{−1}\,\text{K}^{−1}\))
5. Equipartición y el gas ideal ⚛️
Para un gas perfecto monoatómico: $$ \langle E_k \rangle = \tfrac32 k_B T,\qquad U = \tfrac32 N k_B T . $$ La temperatura mide energía cinética media por grado de libertad.
6. Radiación térmica y Stefan-Boltzmann ☀️
Potencia emitida por unidad de área: $$ P = \sigma \varepsilon T^{4}, $$ con \(\sigma = 5{,}67\times10^{-8}\ \text{W m}^{-2}\text{K}^{-4}\). Un filamento incandescente (\(T≈2800 K\)) brilla unas 2,4 × más que a 2300 K.
7. Punto de ebullición de la relatividad: Hawking 🌋
Un agujero negro de masa \(M\) radia como cuerpo negro: $$ T_H = \frac{\hbar c^{3}}{8\pi G k_B M}. $$ ¡Cuanto menor el agujero, mayor su temperatura!
8. Experimentos de cocina y laboratorio 👩🍳🧪
- Ley de enfriamiento de Newton: \(dT/dt = k(T-T_{\text{amb}})\).
- Termopares basados en el efecto Seebeck convierten \(\Delta T\) en voltaje.
9. Malentendidos frecuentes ❌
- “El frío entra” → el calor sale.
- “Hervir más fuerte sube \(T\)” → a presión fija, el agua se queda en \(100 °C\).
- “0 K significa ausencia total de energía” → persiste la energía de punto cero cuántica.
10. Conclusión & pistas futuras 🚀
Calor y temperatura unen microscópico y macroscópico. Próximos pasos:
- Capacidad calorífica dependiente de \(T\) (Debye, Einstein).
- Transferencia de calor: conducción, convección y radiación.
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