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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 \(Q\).
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.
3. De Fahrenheit a Kelvin 📏
| Escala | Fusión agua | Ebullición | Cero absoluto |
|---|---|---|---|
| Fahrenheit | \(32\;^\circ\!F\) | \(212\;^\circ\!F\) | \(-459{,}67\;^\circ\!F\) |
| Celsius | \(0\;^\circ\!C\) | \(100\;^\circ\!C\) | \(-273{,}15\;^\circ\!C\) |
| 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 🔥
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.
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.