Flujo de Calor y Equilibrio Térmico
Alineada a HS-PS3-4, de los Estándares de Ciencias de Próxima Generación (NGSS).
Qué enseña esta lección
Cuando dos objetos a diferentes temperaturas se tocan, la energía térmica siempre fluye del más caliente al más frío hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. Esta dispersión en un solo sentido hacia una distribución de energía más uniforme es la segunda ley de la termodinámica; la energía nunca se acumula de vuelta espontáneamente en el objeto caliente.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
Un bloque de metal a 90°C dejado caer en agua a 20°C no se queda caliente. La energía sale del bloque y entra al agua hasta que ambos se estabilizan en una temperatura intermedia, quizá 35°C. La energía térmica total se conserva, pero ahora se reparte de forma más pareja.
Ejemplo 2
La temperatura final no es el promedio a menos que las masas y los materiales coincidan. Un bloque caliente pequeño apenas calienta un tanque grande de agua.
Ejemplo 3
El calor siempre fluye de caliente a frío. Lo contrario conserva la energía perfectamente y aun así nunca ocurre, y de eso trata la segunda ley.
Preguntas de práctica
- Enuncia la dirección en que fluye la energía térmica entre un objeto caliente y uno frío en contacto.
- Predice la temperatura final al mezclar masas iguales de agua a 80°C y a 20°C (misma sustancia), y explica tu razonamiento.
- Explica por qué una habitación templada nunca hace espontáneamente que una esquina se congele mientras otra se calienta, usando la segunda ley.
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