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Mis palabras
1°-2° Bachillerato (15-17 años)

Calor y termodinámica

Heat and Laws of Thermodynamics

El calor es energía que se transfiere por diferencia de temperatura, así que fluye al tocarse un cuerpo caliente y uno frío. Q = mcΔT multiplica masa, calor específico y cambio de temperatura, y la primera ley ΔU = Q − W es la conservación de la energía del gas. En un diagrama P-V el área bajo la curva es el trabajo del gas. Aquí cambias temperatura y calor suministrado para ver las isoterma y cómo se reparte la energía.

¿Qué es el calor?
🔥 Intuición
①Al juntar caliente y frío, el calor pasa
②El calor Q es la energía transferida por diferencia de temperatura
③Q = m c ΔT — masa × calor específico × variación de T
Diagrama PV
350 K
💡 Cómo leerlo
①Proceso isotermo: PV = nRT = constante → hipérbola
②A más T la curva queda más arriba/derecha
③El área bajo la curva es el trabajo W
Primera ley
50 J
1.ª ley (conservación de la energía)
ΔU = Q − W
cambio de energía interna = calor absorbido − trabajo realizado
⚡ Significado
①La energía no se crea ni se destruye
②Al calentar gas: ΔU + W
③Q > 0 absorbe, Q < 0 libera; W > 0 si el gas trabaja
Calor y calor específico
Fórmula del calor
Q = m c ΔT
calor (J) = masa (kg) × c (J/kg·K) × ΔT (K)
Equilibrio térmico
Qcedido = Qabsorbido
el cuerpo caliente cede el calor que absorbe el frío
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
¿Cuánto calor se necesita para subir 20 K la temperatura de un objeto de 2 kg con calor específico 0.5 kJ/(kg·K)?
1
Usa la ecuación del calor Q = mcΔT.
Q = mcΔT
2
Sustituye m = 2 kg, c = 0.5 kJ/(kg·K), ΔT = 20 K.
Q = 2 × 0.5 × 20 = 20 kJ
▸ 20 kJ
Un calor específico c mayor requiere más calor para el mismo cambio de temperatura. Mantén las unidades (kJ/kg·K).
Ejemplo 2
Un gas absorbe 80 J de calor y realiza 30 J de trabajo sobre el entorno. ¿Cuál es el cambio de energía interna?
1
Usa la primera ley ΔU = Q − W.
ΔU = Q − W
2
Sustituye Q = +80 J (absorbido), W = +30 J (trabajo del gas).
ΔU = 80 − 30 = 50 J
▸ 50 J (aumento)
En la primera ley, W es el trabajo hecho por el gas. El calor restante tras realizar trabajo aumenta la energía interna.
Resumen
Calor
Q = m c ΔT
1.ª ley
ΔU = Q − W
tipo examen (variante)
Un gas en un recipiente aislado realiza 120 J de trabajo sobre el entorno. ¿Cuál es el cambio de su energía interna?
①+120 J
②+60 J
③0 J
④−60 J
⑤−120 J
▸ ⑤ −120 J
1
Un proceso adiabático no intercambia calor, así que Q = 0.
Q = 0 ⇒ ΔU = −W
2
Sustituye W = +120 J (trabajo hecho por el gas).
ΔU = −120 J
🎯 Puntos clave
①Q = mcΔT: a mayor c, menor ΔT
②1.ª ley: ΔU = Q − W
③Isotermo: ΔT=0 → ΔU=0 → Q=W
④Adiabático: Q=0 → ΔU = −W
⑤El calor fluye espontáneamente de caliente a frío (2.ª ley)
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