1. ¿Calor o temperatura? 🌡️🍵

Tu taza de café “tiene” temperatura (estado) pero “pierde” calor (energía) hacia el aire.

Definiciones rápidas

• Calor \(Q\) [J]: energía que se transfiere cuando hay diferencia de temperatura.
• Temperatura \(T\) [K]: parámetro que indica el sentido del flujo de \(Q\).

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2. Ley cero: el termómetro se vuelve juez ⚖️

Si \(A\) está en equilibrio térmico con \(B\) y \(B\) con \(C\) \(\Rightarrow\) \(A\) con \(C\).
Garantiza que podemos asignar un mismo número \(T\) a todos los cuerpos en equilibrio y, por tanto, construir escalas reproducibles.

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3. De Fahrenheit a Kelvin 📏

Dato cultural: Galileo usó vino tintado como “fluido sensible” en el primer termoscopio (s. XVII). 🍇

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4. Capacidad calorífica y calor específico 🔥

Para un cuerpo de masa \(m\):

\[ Q = m\,c\,\Delta T \]

Ejemplos

• Agua: \(c = 4{,}18\;\text{kJ kg}^{-1}\text{K}^{-1}\) → gran refrigerante.
• Aluminio: \(c \approx 0{,}90\;\text{kJ kg}^{-1}\text{K}^{-1}\) → se calienta / enfría rápido.

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5. Equipartición y el gas ideal ⚛️

Para un gas monoatómico ideal:

\[ \langle E_k \rangle = \tfrac{3}{2}k_B T, \qquad U = \tfrac{3}{2}N k_B T . \]

La temperatura mide la energía cinética media por grado de libertad.

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6. Radiación térmica y Stefan–Boltzmann ☀️

Potencia emitida por unidad de área:

\[ P = \sigma\,\varepsilon\,T^{4}, \]

donde

Ejemplo: un filamento a \(2800\;K\) irradia \(\approx 2{,}4\) × más que a \(2300\;K\).

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7. Punto de ebullición de la relatividad: Hawking 🌋

Un agujero negro de masa \(M\) se comporta como cuerpo negro:

\[ T_H = \frac{\hbar c^{3}}{8\pi G k_B M}. \]

Más pequeño \(M\) ⇒ mayor \(T_H\).

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8. Experimentos de cocina y laboratorio 👩‍🍳🧪

Ley de enfriamiento de Newton (objeto “lumped”, ver bloque siguiente):

\[ \frac{dT}{dt} = -k^{*}\,\bigl(T - T_{\text{amb}}\bigr), \qquad k^{*} = \frac{hA}{mc}. \]

Termopar (efecto Seebeck): \(\Delta T \rightarrow \) voltaje medible.

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9. Malentendidos frecuentes ❌

1. “El frío entra” → en realidad el calor sale.
2. “Hervir más fuerte sube \(T\)” → a presión atmosférica el agua se queda en \(100\;^\circ\!C\).
3. “\(0\;K\) significa energía = 0” → persiste la energía de punto cero cuántica.

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10. Conclusión & pistas futuras 🚀

La dupla calor + temperatura conecta el mundo microscópico con tu vida diaria.

Siguientes pasos:

• Capacidad calorífica dependiente de \(T\) (modelos de Debye y Einstein).
• Transferencia de calor: conducción, convección y radiación.

← Entropía — El metrónomo de la irreversibilidad.
→ Transferencia de calor — Cómo viaja la energía de las estrellas a tu sopa.