113. CONCEPTO DE TEMPERATURA
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 113: Concepto de Temperatura.
Tema: Energía y Calor.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 En este video vamos a llegar al concepto de temperatura. Para comenzar consideremos por ejemplo un cuerpo, un bloque que se encuentra sobre una superficie totalmente en reposo. Entonces decimos que ese cuerpo está en equilibrio traslacional y en equilibrio rotacional con relación a su alrededor. Está perfectamente quieto. Pero a nivel interno, es decir a nivel molecular, no está en reposo. Es decir, hay una actividad en sus moléculas que vamos a ilustrar de la siguiente manera. Consideremos el caso de 8 moléculas que forman como una especie de cubo. Esas moléculas están unidas entre sí por una serie de fuerzas de tipo elástico que podemos representar como si fueran resortes. Entonces todas las moléculas presentan esas fuerzas entre sí. Entonces es como si fueran 8 esferitas conectadas por resortes. Entonces esas moléculas que están en el interior del cuerpo presentan una actividad, una serie de movimientos que producen una energía cinética, energía cinética porque hay movimiento y una energía potencial. Porque hay una variación entre las fuerzas elásticas que une una molécula con las demás. Entonces esta suma de estas dos formas de energía nos da lo que se llama la energía interna del cuerpo. Esa energía interna normalmente está asociada a las partes frías o calientes del cuerpo. Por esa razón se le conoce como energía térmica. Entonces, ¿qué es la energía térmica? La energía térmica representa la energía interna total de un cuerpo, es decir, la sumatoria de las energías cinética y potencial de ese cuerpo a nivel molecular. Cuando dos cuerpos que tienen diferente energía térmica se ponen en contacto, entonces se produce una transferencia de esa energía. Siempre del cuerpo que está más caliente hacia el que está más frío. Es decir, del cuerpo que tiene mayor energía térmica hacia el que tiene menor energía térmica. Entonces, veamos la siguiente situación. Supongamos que tenemos un trozo de carbón caliente y tenemos un recipiente con agua fría. Entonces, tenemos esos dos cuerpos. Este tiene mayor energía térmica que el agua. Entonces, si introducimos el carbón caliente en el agua, lo que vamos a encontrar es que este carbón caliente empieza a transferir energía térmica al agua y se presenta un flujo de energía que va a llegar un momento en que se detiene, es decir, no hay más flujo de energía y es cuando se logra lo que se llama el equilibrio térmico. Los dos cuerpos alcanzan la misma cantidad de energía térmica. Estos cambios en la energía térmica de los cuerpos no pueden ser explicados de manera suficiente usando la mecánica clásica. Por lo tanto, se hace necesario reconocer que los cuerpos tienen otra propiedad fundamental, así como tienen longitud, tienen masa, volumen, etc. Entonces, tienen otra propiedad fundamental que es la temperatura y que vamos entonces a definir a continuación. Térmica es la propiedad de los cuerpos que permite determinar si están en equilibrio térmico con otros cuerpos. Por ejemplo, en el caso anterior del carbón caliente y del agua, decimos que están a la misma temperatura cuando termina o cuando cesa la transferencia de energía térmica. Se dice entonces que dos cuerpos están en equilibrio térmico solamente cuando tienen la misma temperatura. Para terminar, vamos a hacer la distinción entre los conceptos de temperatura y energía térmica. Son dos conceptos totalmente diferentes. La temperatura podríamos decir que es como la medida de la energía cinética, la energía del movimiento de las moléculas que forman un sólido. Aquí nos estamos remitiendo nuevamente al dibujito que hacíamos al comienzo de esta explicación donde simulamos las moléculas de un sólido. Si consideramos una molécula individual, entonces la temperatura es como la medida de la energía cinética promedio de esta molécula, mientras que la energía térmica es la sumatoria de la energía cinética y potencial de todas las moléculas que forman el sólido. Entonces, siendo así, tenemos que dos cuerpos que tengan la misma temperatura no necesariamente van a tener la misma energía térmica. Y es el caso, por ejemplo, de un recipiente grande y otro más pequeño con agua a la misma temperatura. En ambos tenemos agua a la misma temperatura, pero vemos que aquí tenemos mayor cantidad de agua que acá. Por lo tanto, aquí hay mayor cantidad de moléculas. Entonces aquí tenemos mayor energía térmica que aquí, a pesar de que tienen la misma temperatura. Esto quiere decir que esta cantidad de agua que tenemos aquí tiene como un mayor poder de derretir, digamos, un cubo de hielo. Si este es un cubo de hielo, entonces al echar esta cantidad de agua en el cubo de hielo, lograríamos derretir mayor cantidad de hielo que si lo hacemos con esta poca cantidad de agua que tenemos aquí. Como decíamos, a pesar de tener la misma temperatura, es porque tienen diferente energía térmica.
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