Calor
El calor es la energía que se transfiere entre cuerpos con distinta temperatura, del más caliente al más frío, y se mide en julios.
El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando entre ellos existe una diferencia de temperatura. Siempre fluye de forma espontánea del cuerpo más caliente al más frío, hasta que ambos alcanzan el equilibrio térmico. Se mide en julios (J) en el Sistema Internacional, aunque la caloría sigue siendo muy popular en la cocina y la nutrición.
¿Qué es el calor?
En física, el calor no es algo que un objeto «contenga», sino una forma de transferir energía. Lo que un cuerpo almacena en su interior es energía térmica, relacionada con la agitación de sus átomos y moléculas. Cuando dos cuerpos con distinta temperatura entran en contacto, las partículas más rápidas ceden parte de su energía a las más lentas: esa energía en tránsito es el calor.
La palabra procede del latín calor, derivada de calere («estar caliente»). Hasta el siglo XIX se creía que el calor era un fluido invisible, el «calórico». Los experimentos de Benjamin Thompson (conde Rumford) y, sobre todo, de James Prescott Joule demostraron que el calor es una forma de energía y que existe una equivalencia exacta entre trabajo mecánico y calor.
Calor y temperatura: no son lo mismo
| Concepto | Qué mide | Unidad (SI) |
|---|---|---|
| Calor | Energía transferida por una diferencia de temperatura | julio (J) |
| Temperatura | Agitación media de las partículas de un cuerpo | kelvin (K) |
| Energía térmica | Energía total de agitación de las partículas | julio (J) |
Un vaso de agua a 90 °C tiene mayor temperatura que una bañera a 40 °C, pero la bañera contiene mucha más energía térmica porque tiene muchísima más masa.
Fórmula y unidades
Cuando un cuerpo cambia de temperatura sin cambiar de estado, el calor intercambiado es:
donde Q es el calor (J), m la masa (kg), c el calor específico (J/kg·K) y ΔT la variación de temperatura (K o °C). Durante un cambio de estado la temperatura permanece constante y se emplea el calor latente:
siendo L el calor latente (J/kg). Para el agua, el calor latente de fusión es de unos 334 kJ/kg y el de vaporización, de unos 2257 kJ/kg.
Equivalencias útiles: 1 cal = 4,184 J; 1 kcal = 4184 J. El convenio de signos habitual considera positivo el calor que recibe un sistema y negativo el que cede.
Calor específico de algunas sustancias
| Sustancia | c (J/kg·K), valores aproximados |
|---|---|
| Agua líquida | 4184 |
| Aire (a presión constante) | 1005 |
| Aluminio | 897 |
| Hierro | 449 |
| Cobre | 385 |
El elevado calor específico del agua explica por qué el mar tarda tanto en calentarse y en enfriarse, y por qué modera el clima de las zonas costeras. Puedes profundizar en el calor específico en su propio artículo.
Cómo se transmite el calor
- Conducción: transferencia por contacto directo, sin movimiento de materia. Es la que calienta el mango de una sartén.
- Convección: transporte de calor por el movimiento de un fluido (líquido o gas). Explica las corrientes de aire sobre un radiador.
- Radiación: emisión de ondas electromagnéticas; no necesita medio material. Así nos llega el calor del Sol.
Los tres mecanismos se estudian con detalle en transferencia de calor.
Efectos del calor sobre la materia
- Cambio de temperatura de los cuerpos.
- Dilatación: la mayoría de los materiales aumentan de volumen al calentarse.
- Cambios de estado: fusión, vaporización, sublimación y sus procesos inversos.
- Reacciones químicas: el calor puede acelerarlas o ponerlas en marcha.
Aplicaciones
El calor está presente en la cocción de alimentos, la calefacción, las centrales térmicas, los motores de combustión, la metalurgia o la refrigeración. Su estudio sistemático constituye la termodinámica, cuyos principios resume el artículo sobre las leyes de la termodinámica.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuánto calor se necesita para calentar 2 kg de agua de 20 °C a 80 °C? (c = 4184 J/kg·K)
ΔT = 80 − 20 = 60 K. Q = m·c·ΔT = 2 · 4184 · 60 = 502 080 J ≈ 502 kJ.
2. ¿Qué calor hay que aportar para fundir 0,5 kg de hielo que ya está a 0 °C? (L de fusión = 334 000 J/kg)
Q = m·L = 0,5 · 334 000 = 167 000 J = 167 kJ. La temperatura se mantiene en 0 °C durante todo el proceso.
3. Se mezclan 200 g de agua a 80 °C con 300 g de agua a 20 °C, sin pérdidas. ¿Cuál es la temperatura final?
Calor cedido = calor absorbido: 0,2·c·(80 − Tf) = 0,3·c·(Tf − 20). Simplificando c: 16 − 0,2·Tf = 0,3·Tf − 6, luego 22 = 0,5·Tf y Tf = 44 °C.
¿El calor y la temperatura son lo mismo?
No. La temperatura mide la agitación media de las partículas de un cuerpo; el calor es la energía que se transfiere entre dos cuerpos por tener temperaturas distintas.
¿En qué unidades se mide el calor?
En julios (J) en el Sistema Internacional. También se usa la caloría (1 cal = 4,184 J) y la kilocaloría, habitual en nutrición.
¿Existe el «frío» como energía?
No. Lo que llamamos frío es ausencia de calor relativa: un cuerpo frío no emite «frío», sino que absorbe calor de su entorno más caliente.
¿Por qué el calor pasa siempre del cuerpo caliente al frío?
Lo establece el segundo principio de la termodinámica: de forma espontánea, la energía tiende a repartirse y la entropía del conjunto aumenta.
¿Qué es el calor específico?
Es la cantidad de calor necesaria para elevar 1 K la temperatura de 1 kg de una sustancia. Depende del material.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Calor». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/calor/
