Fisica 11mo

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Grado
REPÚBLICA DE
NICARAGUA
Coordinación General, Revisión y Asesoría Técnica
Profesora María Elsa Guillén
Profesora Rosalía Ríos Rivas
Autora
Mayra Esther Altamirano
Revisión Técnica General
Profesora Rosalía Ríos Rivas
Revisión y Asesoría Técnica Científica
Profesora Auralila Téllez Palacios
Profesora Mariana Saborío Rodríguez
Profesor Oscar Meynard Alvarado
Diseño y Diagramación
Róger Orlando Hernández Bustamante
Javier Antonio González Manzanarez
Ilustración
Javier Antonio González Manzanarez
Fuente de Financiamiento
PASEN - Recursos del Tesoro - PROSEN
Agradecemos a los docentes de Ciencias Físico Naturales de Educación Secundaria de todo el país, 
Empresa Nicaragüense de Acueductos y Alcantarillados (ENACAL) y Ministerio del Ambiente y los Recursos 
Naturales (MARENA) por sus valiosos aportes brindados en la validación de estos libros, lo que permitió 
mejorarlos y enriquecerlos.
Primera Edición 2016
© Todos los derechos son reservados al Ministerio de Educación (MINED), de la República de Nicaragua.
Este texto es propiedad del Ministerio de Educación (MINED), de la República de Nicaragua. Se prohíbe su 
venta y reproducción total o parcial.
«La presente publicación ha sido reproducida con el apoyo de la Unión Europea a través del Programa 
de Apoyo al Sector de Educación en Nicaragua (PROSEN). El contenido de la misma es responsabilidad 
exclusiva del MINED y en ningún caso debe considerarse que refleja los puntos de vista de la Unión 
Europea».
Presentación
El Gobierno de Reconciliación y Unidad Nacional, a través del Ministerio de Educación 
(MINED), entrega a docentes y a estudiantes de Educación Secundaria, el libro de texto 
de Física 11 Grado como una herramienta para la enseñanza y el aprendizaje significativo 
de fenómenos que acaecen a su alrededor y en el cosmo, con el propósito de fortalecer 
sus conocimientos relacionados con la asignatura de Física y de Química en donde asuma 
un papel preponderante que puedan propiciar cambios que favorezcan la sostenibilidad y 
sustentabilidad del ambiente para legarlo a las futuras generaciones. 
El propósito fundamental del texto, es propiciar en los estudiantes un papel más activo en 
el proceso de aprendizaje para que puedan interactuar con los conocimientos planteados 
en el libro, permitiéndoles que complementen lo desarrollado en la clase, consolidar, 
comparar, profundizar en aquellos aspectos que explicó su docente y prepararse para la 
evaluación entre otros aspectos importantes.
El libro de texto a través de sus contenidos y actividades, contribuye a la formación en 
valores individuales, comunitarios y sociales, los que se reflejarán en el comportamiento 
de la o el estudiante dentro y fuera del Centro Educativo. 
El libro de texto es un tesoro valioso en las manos de cada estudiante, y cuidarlo con 
esmero, permitirá que otros compañeros que están en los grados que les anteceden 
también puedan hacer uso de él en su proceso de aprendizaje, por tanto es responsabilidad 
de todos y de todas cuidarlo porque será de provechos a otros y otras, razón por la que 
le sugerimos lo forre, no lo manche, no lo ensucie, no lo rompa, ni lo deshoje. Esa será 
su contribución desinteresada y solidaria con los próximos estudiantes que utilizarán este 
libro, debido a que es de propiedad social. 
Ministerio de Educación
El libro de Física de Undécimo Grado que le presentamos, responde a la nueva Política 
Educativa y a los Programas de Estudio de Física de Educación Secundaria, basados 
en la Transformación Curricular que impulsa el Gobierno de Unidad y Reconciliación 
Nacional de la República de Nicaragua.
Está organizado en siete unidades que abordan aspectos importantes sobre los 
conocimientos que la humanidad ha adquirido al cabo de miles de años, sobre calor 
y temperatura, leyes de la termodinámica, el movimiento ondulatorio, óptica, energía 
eléctrica, electromagnetismo y elementos de electrónica.
Cada unidad inicia con una ilustración la cual está relacionada con el contenido que en 
ella se desarrolla y cada tema se acompaña de atractivas ilustraciones cuidadosamente 
seleccionadas, con el fin de facilitar al estudiantado la comprensión y asimilación de los 
contenidos.
También se incluyen preguntas claves, al inicio de cada tema y durante el desarrollo 
del mismo, cuya intención es la exploración de los conocimientos previos y despertar 
interés por el estudio de cada contenido. Se plantean actividades prácticas, las cuales 
se pueden realizar con materiales básicos del medio, el propósito de estas es despertar 
el interés por la actividad científica mediante el desarrollo de experimentos y visitas de 
campo, de modo que puedan comprobar en la práctica algunos de sus conocimientos 
teóricos y al final de cada tema se presentan actividades que le permiten al estudiantado, 
comprobar y reforzar sus conocimientos.
Como parte complementaria se presenta la sección de ”sabía que”, la que contiene 
información científica, actualizada, novedosa y de interés para el estudiantado.
El lenguaje y la redacción empleados en el desarrollo de los temas son sencillos y de fácil 
comprensión.
Al finalizar se presenta un glosario de términos que plantea la definición del mismo, que 
no están desarrollados en el libro pero que ayuda a la mejor compresión. 
El conjunto de estrategias sugeridas en el texto toma en cuenta los conocimientos y 
experiencias previas del estudiantado a través de la inducción y deducción, llevándolos a 
la construcción del conocimiento y su aplicación.
Cada sección está identificada con símbolos o íconos que orientan la metodología a 
utilizar en las diferentes actividades.
Mayra Esther Altamirano
Introducción
Preguntas. Indica que el o la estudiante responderá en forma oral las cuestiones e 
interrogaciones que se le planteen.
La observación directa e indirecta le proporciona al joven elementos de juicio para 
empezar a razonar, clasificar y captar la interdependencia de unos hechos con 
otros, además promueve la participación activa, como también despierta el sentido 
crítico y estético.
En equipo. Permite al estudiante una mejor organización de las tareas, modificar sus 
puntos de vista, llegar a un compromiso o bien establecer acuerdos, como también 
fomentar el sentido de responsabilidad personal y colectiva, el bien común, la 
solidaridad y la disciplina. La interacción con otros favorece la motivación individual 
y de grupo para aprender, además de que promueve la iniciativa, la capacidad 
autocrítica, el sentido de colaboración, el respeto a los demás y la aceptación de los 
diferentes ritmos de aprendizaje. Es un hecho que la interacción cooperativa es un 
factor esencial para generar en el estudiante su disposición cognitiva y emocional 
para aprender.
Trabajo. Permite al estudiante hacer su propio juicio con base en una actividad 
que se le orienta. Ello les da la oportunidad de demostrar sus reflexiones e ideas 
nuevas.
Reflexione. Permite al estudiante analizar sobre los cambios en el devenir del 
tiempo en las Ciencias Naturales en íntima relación con la coyuntura actual.
Lectura atenta. Entendida como un proceso mental que requiere que el estudiante 
sea capaz de percibir y destacar los elementos más importantes en un texto y 
así pueda realizar interpretaciones en distintos niveles de la comprensión lectora. 
Además estimula la percepción, potencia el pensamiento y la imaginación.
A continuación presentamos los íconos que indican las distintas actividades 
a realizarse, en el libro de texto y que están indicadas en los distintos íconos.
Índice
PRIMERA UNIDAD: CALOR Y 
TEMPERATURA
Calor y temperatura 2
Calor como energía y temperatura
como medida 2
Agitación térmica 4
Energía interna 5
Compruebe sus conocimientos 7
Equilibrio Térmico 7
Termómetros 8
Escala de termómetros 10
Compruebe sus conocimientos 11
Unidades de medida del calor 12
Capacidad calorífica y calor específico 12
Calor específico 13
Aplique sus conocimientos14
Determinación del calor específico de un cuerpo (Ce) 14
Aplique sus conocimientos 15
Transferencia del calor 17
Efectos del calor 19
Compruebe sus conocimientos 20
La dilatación de los cuerpos 21
Cambios de fase 27
SEGUNDA UNIDAD: LEYES DE LA 
TERMODINÁMICA
Termodinámica 36
Conceptos básicos de la termodinámica 37
Sistema temodinámicos 37
Estado de un sistema 38
Variable termodinámicas 39
Trabajo y calor 40
Intercambio de calor 42
Primera ley de la termodinámica 43
Actividad práctica en equipo 45
Problemas resueltos de la primera ley
de la termodinámica 45
Procesos termodinámicos 47
Proceso isotérmico 48
Proceso isobárico 48
Proceso isocórico 49
Proceso adiabático 49
Compruebo mis conocimientos 50
Segunda ley de la termodinámica 51
Entropía (S) 54
Resuelve el siguiente problema de Entropía 56
Aplicaciones de la segunda ley de la termodinámica 56
Máquinas térmicas 56
Refrigeradores 57
Ciclos termodinámicos 58
Ciclos Otto 59
Motor de explosión 59
Descripción del ciclo de Otto 59
Motor diesel 60
Descripción del ciclo diesel 60
Ejercicios propuestos 61
TERCERA UNIDAD: EL MOVIMIENTO 
ONDULATORIO
Introducción al movimiento ondulatorio 64
Ondas en una cuerda (el pulso de una sonda) 66
Propagación de un pulso 66
¿Qué es una onda? 67
Elementos de una onda 68
Clasificación de las ondas 69
Onda transversal y longitudinal 71
Compruebe sus conocimientos 74
Velocidad de propagación de una onda 75
Aplique sus conocimientos 76
Compruebe sus conocimientos 78
Ondas en la superficie de un líquido 80
¿Cómo son las ondas que se generan en un estanque?80
Reflexión de una onda 82
Refracción de una onda 83
Ley de refracción de una onda (Ley de Snell) 86
Aplique sus conocimientos 88
Difracción de una onda 89
Ondas sonora 90
Velocidad de propagación del sonido 91
Aplique sus conocimientos 94
Cualidades del sonido, tipos de sonidos 95
Aplique sus conocimientos 97
Los ultrasonidos 100
Aplicaciones de los ultrasonidos 100
El infrasonido u ondas infrasónicas 102
Fenómenos ondulatorios del sonido 102
Aplique sus conocimientos 104
Actividades de profundización y de evaluación 105
CUARTA UNIDAD: ÓPTICA
Introducción 110
Óptica 110
Naturaleza de la luz 111
Naturaleza dual de la luz 112
Rayo luminoso 113
Propagación rectilínea de la luz 113
Velocidad de la luz 114
Reflexión y difusión de la luz 115
Leyes de la reflexión de la luz 115
Reflexión especular 116
Reflexión difusa 117
Espejos planos 117
Formación de imágenes 118
Espejos planos. Ecuación 120
Compruebe sus conocimientos 121
Espejos esféricos 123
Compruebe sus conocimientos 124
Elementos de un espejo esférico 124
Rayos notables en los espejos esféricos 125
Formación de imágenes en espejos esféricos 126
Espejo cóncavos 127
Espejo convexos 128
Aplique sus conocimientos 128
Aumento producido por un espejo 130
Ecuación de los espejos esféricos 130
Aplicaciones de los espejos 133
Compruebe sus conocimientos 133
Las lentes esféricas 134
Clasificación de lentes esféricas 134
Elementos de las lentes 135
Rayos notables en las lentes 135
Formación de imágenes en lentes 136
Aplique sus conocimientos 137
Ecuación de las lentes 138
Aplique sus conocimientos 138
Compruebe sus conocimientos 140
Refracción de la luz 140
Leyes fundamentales de la refracción 141
Índice de refracción 142
Reflexión total interna 143
Aplique sus conocimientos 144
Ley de Snell 145
Ejercicios resuelto de la ley de Snell 146
Compruebe sus conocimientos 147
El ojo y la vista 148
Defectos de la vista 149
Miopía 149
Hipermetropía 150
Antigmatismo 150
Instrumentos ópticos 150
Lupa 151
Binóculo 151
Telescopio 151
Luneta 152
Microscopio 152
Compruebe sus conocimientos 152
Importancia de la óptica en la técnica 153
Compruebe sus conocimientos 154
QUINTA UNIDAD: LA ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica. Su importancia 156
Repaso introductorio a la unidad 157
Tipos de corriente 158
Corriente directa o continua 158
La corriente alterna 160
Amplio y evalúo mis conocimientos 161
Circuitos eléctricos 161
Magnitudes básicas de un circuito eléctrico 162
Intensidad de la corriente 162
Aplique sus conocimientos 164
El amperímetro 166
Actividad práctica 166
Amplio y evalúo mis conocimientos 167
Tensión eléctrica. El voltímetro 168
Unidad de medida de la tensión eléctrica 170
El voltímetro (Actividad práctica) 171
Aplique sus conocimientos 172
Amplio y evalúo mis conocimientos 172
Resistencia eléctrica (Actividad experimental) 173
Amplio y evalúo mis conocimientos 174
Ley de Pouillet 174
Aplique sus conocimientos 177
Amplio y evalúo mis conocimientos 178
Ley de Ohm 179
Aplique sus conocimientos 183
Amplio y evalúo mis conocimientos 184
Conexiones de resistores (Resistencia) 185
Conexiones de resistencia serie, paralela y mixta 186
Conexiones de resistencia serie 187
Conexiones de resistencia paralela 188
Conexiones de resistencia mixta 189
Amplio y evalúo mis conocimientos 190
La corriente puede ser conducida 
por el cuerpo humano 192
Ley de Ohm, Ley de Watt y Ley de Joule 192
Problemas propuestos 
Capacitores o condensadores 197
Capacitancia 197
Conexiones de capacitores en serie, 
paralelo y mixto 199
Reafirme sus conocimientos 200
Energía almacenada en los capacitores
o condensadores 202
Amplio y evalúo mis conocimientos 204
Problemas propuestos 205
Ley de Joule - Lenz 206
Conservación de la energía 
en los procesos eléctricos 208
Transformación de la corriente eléctrica 209
Trabajo de la corriente eléctrica 210
Energía de la corriente eléctrica y sus efectos 210
Efecto Joule 212
Amplio y evalúo mis conocimientos 214
Problemas propuestos 214
Diferentes formas de generación
de energía eléctrica 217
Centrales hidráulicas o hidroeléctricas 217
Centrales térmicas 219
Centrales eólicas 220
Centrales de biomasa 221
Potencial de biomasa 221
Electricidad en el hogar 223
Ahorro de energía 224
Compruebe sus conocimientos 224
Instalaciones eléctricas en el hogar 224
Compruebe sus conocimientos 226
Importancia de la electricidad
para el desarrollo económico y social del país 227
Compruebe sus conocimientos 228
SEXTA UNIDAD: ELECTROMAGNETISMO
El campo magnético enconductores
metálicos 230
Estructura de los conductores metálicos 230
El campo magnético y su relación
con el campo eléctrico 233
Experimento de Oersted 235
Compruebe sus conocimientos 238
Campo magnético en un conductor
metálico rectilíneo 238
Regla de la mano derecha 239
Compruebe sus conocimientos 240
Campo magnético en una espira circular 240
Compruebe sus conocimientos 241
Campo magnético debido a un solenoide 241
Compruebe sus conocimientos 242
Aplicaciones del electromagnetismo 243
El electroimán 245
Aplicaciones del electroimán 245
La Tierra es un imán 246
Aplicaciones de los electroimanes
superconductores 247
El galvanómetro 247
El motor de corriente continua 249
El teléfono 250
El timbre 251
Construcción de un motor sencillo 252
Actividades experimentales en casa 253
SÉPTIMA UNIDAD: ELEMENTOS DE 
ELECTRÓNICA
La electrónica: conceptos,
campo de estudio, su importancia
y sus aplicaciones técnicas 256
Semiconductores 258
Tipos de semiconductores 259
Clasificación de dispositivos semiconductores 261
Compruebe sus conocimientos 262
El diodo 263
Estructura interna de los diodos 263
Verificación y medición de los diodos 265
Funcionamiento de los diodos 266
Filtrado 269
Compruebe sus conocimientos 271
El transistor 272
Comprobación de transistores 276
Compruebe sus conocimientos 279
El circuito integrado y el microchip 280
Importancia del microchip y circuito integrado 283
Compruebe sus conocimientos 284
Glosario 285
Bibliografía 288
Calor y
Temperatura
Calor y
Temperatura
U
NI
DAD
U
NI
DAD11
2
Calor y Temperatura
En el curso anterior se estudiaron contenidos relacionados con la energía, algunos 
principios que establecían el comportamiento, sus transformaciones y su vinculación con 
la tecnología, se profundizó en el estudio del principio de la conservación de la energía y 
una de las formas que tiene la energía para propagarse: El Trabajo.
Ahora consideraremos el Calor como una forma de transferencia de energía. Los 
efectos de los cambios de calor y temperatura son un aspecto fundamental de muchas 
situaciones físicas desde el estudio de la formación de las estrellas a la investigación de 
los rayos laser.
Con sus palabras explique ¿Qué entiende por Energía?
Explique cómo se expresa el principio de conservación de la energía.
¿Cómo define el término Calor?
¿Qué entiende por Temperatura?
¿Considera que estos dos términos significan lo mismo?
Calor como energía y temperatura como medida
Hoy día observamos que los temas relacionados con conceptos cómo calor y temperatura 
son parte cotidiana de la vida moderna, se habla de ellos en diferentes medios de 
comunicación cuando se transmite información relacionada con el estado del tiempo, 
las mareas, el clima, la contaminación de la atmósfera y el daño que la capa de ozono 
sufre por efecto de esa contaminación, y aún más, se vinculan todos estos cambios en 
forma global y se explica al público que: “En los últimos 100 años la temperatura 
media del planeta ha ascendido algo más de 0,5° C”. Todos tenemos una idea intuitiva 
de lo que es calor y temperatura. Esta idea se basa en el hecho de que la practica nos 
dice, que cuanto más caliente se encuentra un cuerpo, mayor es su temperatura. Esta 
comprobación cotidiana es la razón por la cual se tiende a confundir ambos conceptos. 
Sin embargo:
¿Qué es el Calor desde el punto de vista de la ciencia? ¿Qué es temperatura?
Observe la ilustración: 
¿Por qué el termómetro del recipiente marca 100º C de temperatura? 
¿De dónde procede este calor o energía térmica?
En efecto, la llama cede parte de su energía térmica a las paredes 
del recipiente, el cual a su vez está conformado por moléculas 
muy cohesionadas, que transfieren parte de su energía interna 
al agua contenida dentro del recipiente. El termómetro mide la 
temperatura que posee un cuerpo en este caso el agua. En la 
ilustración esta expresada, la energía interna en proceso 
de transferencia (que comúnmente llamamos calor) hacia el 
recipiente y después hacia el agua.
P
100o C
3
El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y 
moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas 
estén en constante movimiento rotando alrededor de sí mismas, vibrando o chocándose 
unas con otras. En nuestro ejemplo, el movimiento de los átomos y moléculas da lugar 
a la transferencia de una forma de energía llamada calor o energía térmica, que está 
presente en todo tipo de materia. Incluso en los vacios más fríos del espacio hay materia 
que posee energía interna la cual es transferida en forma de calor, muy pequeño pero 
medible.
RECUERDERECUERDE
El calor, es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes 
zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. El calor 
hace posible que los cuerpos aumenten su temperatura, cambien el estado de 
agregación, además hace posible que los cuerpos aumenten de volumen.
En la ilustración anterior los 100º C que 
marca el termómetro, representan la 
medida de los movimientos medio de 
las moléculas de la sustancia contenida 
en el recipiente.
 
La temperatura no depende del número 
de partículas en un cuerpo y por lo tanto 
no depende de su tamaño. Observa la 
ilustración, la temperatura de un vaso de agua hirviendo es la misma que la temperatura 
de una vaso más pequeño de agua hirviendo, a pesar de que el primer vaso sea mucho 
más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el otro vaso.
La temperatura refleja el nivel térmico de un cuerpo e indica el sentido en que 
fluye el calor. La temperatura no depende del número de partículas de un cuerpo. 
¿En qué se diferencian los conceptos de calor y de temperatura?
Tomemos del grifo de agua potable un vaso pequeño 
lleno de agua y un cubo también lleno de agua. 
¿Cuál tiene la mayor Temperatura? ¿Cuál tiene mayor 
energía interna?
Ambos recipientes poseen la misma temperatura, 
pero como el cubo posee mayor cantidad de agua, 
este tendrá mayor cantidad de molécula y por ende 
mayor energía interna y mayor energía térmica total, 
por lo que podrá transferir más calor.
Sabemos que el calor (Q), es la energía total en tránsito del movimiento molecular en una 
100o C 100o C
4
sustancia, se trasmite de las moléculas de un cuerpo con mayor temperatura a otro de 
menor temperatura; mientras que la temperatura es una medida de la energía cinético 
molecular media.
Es importante saber que el calor depende de la velocidad de las partículas, su número, 
su tamaño y su tipo. 
Agitación Térmica
Teniendo presente relaciones basadas en el respeto, la democracia y la tolerancia, 
en equipo realice la siguiente actividad práctica: 
Coloca agua previamente helada 
con el hielo en un vaso y agua 
caliente en el otro. En cada vaso 
coloca una bolsita de té. 
Al poco rato, verás que en el vaso 
con agua caliente, a diferencia del 
que tiene agua fría, la bolsa de té 
va soltando un tinte que se mezcla 
con el agua.
¿Por qué la difusión del té es más rápida en el recipiente caliente?
La energía transferida al cuerpo en forma de calor, hace que las moléculas de una 
sustancia se muevan más rápido; es decir, con mayor velocidad. Esta energía transferida 
en forma de calor, provoca un aumento en la agitación térmica de las moléculas que 
posee la sustancia en su interior. Debido a ello, las moléculas queforman estas sustancias 
disminuyen su fuerza de cohesión dando como resultado una separación entre ellas, 
provocando el fenómeno observado: difusión más rápida del té (soluto) en el agua caliente 
(solvente).
En Química usted vivió experiencias de este tipo. Entonces podemos imaginar, cómo 
miles de millones de moléculas se mueven a gran velocidad chocando entre sí y con las 
paredes del recipiente que las contiene, por lo cual varían en dirección y se mueven de 
nuevo hasta el siguiente choque. Es un movimiento totalmente caótico.
Cuanta más energía se mete en un sistema, más activas se ponen sus moléculas. Cuanto 
más rápidas se mueven las moléculas, más energía térmica pueden transferir en forma 
de calor. La cantidad de energía en forma de calor que puede transferir una sustancia, 
está determinada en qué tan rápido se mueven sus moléculas, que a su vez depende de 
cuánta energía tiene el sistema.
5
RECUERDERECUERDE
La agitación térmica es el movimiento caótico que tienen las moléculas 
dependiendo de la temperatura y del estado de agregación de las sustancias.
La dependencia con el estado de agregación de la materia o fases está ligada a las 
interacciones intermoleculares en estado gaseoso, líquido y sólido. 
• En estado gaseoso, existe menor interacción intermoleculares y las moléculas son 
“más libres” de moverse como quieran; mayor agitación térmica. 
 
• En estado sólido, las interacciones moleculares son mayores y la agitación térmica 
puede ser una mera vibración; digamos que “unas a otras no se dejan moverse 
libremente”. 
 
• En estado líquido, es un intermedio entre el estado gaseoso y sólido.
Energía Interna
Analicemos las ilustraciones.
Agua caliente Agua con hielo
(a) Sólido (b) Líquido (c) Gaseoso
¿Recuerda los tipos de energía mecánica estudiada en niveles anteriores? 
¿Qué nombre reciben estos tipos de energía?
En el recipiente agua con hielo, ¿Quién gana energía y quien pierde energía?
Los tipos de energía analizados en niveles anteriores sobre fenómenos macroscópicos 
de movimiento de cuerpos fueron la energía cinética y la energía potencial, las que vamos 
a profundizar en este ejemplo pero a nivel molecular.
Imaginar la materia como un conjunto de partículas, ayuda a 
visualizar el proceso por el cual los cubitos de hielo se funden 
en el agua caliente. Las moléculas del hielo (estado sólido vibran 
alrededor de una posición fija) tienen menos energía cinética que 
las del agua caliente.
6
Las moléculas del hielo reciben suficiente energía, la que utiliza para aumentar las fuerzas 
repulsivas que existen entre cada una de las moléculas que posee el hielo, dando como 
resultado las separación entre sus moléculas; así mismo el cambio de fase, es decir, a la 
fase líquida. 
Las moléculas del agua caliente disminuyen su velocidad debido a que disminuye su 
energía interna, esto lo podemos visualizar al observar su temperatura, dado que esta 
disminuye. Al final la mezcla alcanza la misma temperatura, es decir la misma energía 
interna. 
 
Para estudiar este tema, es necesario que recuerde que en los niveles pasados tanto 
en Física como en Química, aprendió: Que la materia está formada por sustancia, la 
sustancia puede ser simple o compuesta. La sustancia está formada por moléculas, 
las moléculas están formadas por átomos y los átomos contienen las partículas 
sub- atómicas (electrones, protones y neutrones).
En efecto, cuando hablamos de energía interna nos referimos a la sumatoria de la 
energía cinética que posee cada una de las de las moléculas de un cuerpo, con la 
suma de la energía potencial que también poseen en su interior las moléculas.
Al estudiar los fenómenos térmicos sólo se considera la energía de las moléculas, por eso 
en lo adelante al hablar de la energía interna de un cuerpo, entenderemos que ésta incluye 
la energía cinética del movimiento térmico y la energía potencial de las interacciones de 
las moléculas del cuerpo.
La unidad de medida usada para medir la energía interna de un cuerpo es el Joule (J). 
Su ecuación matemática es:
Eint = EC +EP
Ejemplo: 
La energía cinética promedio que poseen las moléculas de un cuerpo en su interior debido 
al movimiento de de sus moléculas es de 2 575 J. Determine la magnitud de la energía 
interna total que poseen las moléculas del cuerpo, si debido a las interacciones eléctricas 
que ejercen las moléculas en su interior, estas poseen una energía potencial total de 
4 675 J.
Datos Ecuación Solución
E
c
 = 2 575 J
E
p
 = 4 675 J
E
T
 = ?
Eint = EC +EP
E
int
 = 2 575 J + 4 675 J
E
int
 = 7 250 J
7
Compruebe sus conocimientos
• ¿En qué se diferencia el calor de la temperatura?
• Proponga un ejemplo del concepto agitación térmica
• Exprese la ecuación y la unidad de medida para calcular la energía interna total que 
poseen las moléculas de un cuerpo.
• Redacte un problema en el que tiene que calcular la energía interna total que posee 
un cuerpo.
Equilibrio Térmico
Clase práctica:
Teniendo presente relaciones basadas en el respeto, la democracia y la 
tolerancia, en equipo realice la siguiente actividad práctica: 
Introduzca una mano en un recipiente frío y la otra en uno 
caliente, y luego las dos manos juntas en otro recipiente con 
agua a temperatura ambiente. 
La primera mano la sentirás caliente y la otra fría.
Anota las conclusiones a que le lleva esta experiencia.
Cuando en un mismo recipiente depositamos agua a distinta 
temperatura como aparece en la ilustración. 
¿Qué ocurre?
 
El calor (Q) es una energía que fluye de los cuerpos que se 
encuentran a mayor temperatura a los de menor temperatura. 
Para que fluya se requiere una diferencia de temperatura.
8
El cuerpo con mayor temperatura transfiere su energía interna en forma de calor al 
cuerpo con menor temperatura. El cuerpo que recibe calor aumenta su energía interna y 
por ende su temperatura, el que cede su energía interna en forma de calor disminuye su 
temperatura. 
Resulta evidente que los dos conceptos, calor y temperatura, están relacionados.
Los cuerpos radian energía unos hacia otros, pero el balance total del intercambio es 
favorable a uno y desfavorable al otro hasta que se alcanza el equilibrio térmico.
Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el 
cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos 
cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
Un ejemplo de equilibrio térmico: 
El termómetro clínico proporciona una medida de la temperatura del cuerpo. 
Cuando hay contacto entre los dos, sucede lo siguiente: como el cuerpo está 
a mayor temperatura, el termómetro recibe la energía interna en forma de calor, el 
que es transferido por el cuerpo que se encuentra a mayor temperatura, hasta que 
ambos alcancen la misma temperatura; es decir, el equilibrio térmico.
RECUERDERECUERDE
Dos cuerpos están en equilibrio térmico, cuando sus partículas no intercambian 
una cantidad neta de energía, siendo por consiguiente, iguales sus temperaturas, 
se le conoce también como Ley Cero de la Termodinámica.
A la transferencia de energía interna de un cuerpo hacia otro, cuya causa es 
precisamente la diferencia de temperatura que existe entre ellos se denomina 
CALOR. 
El calor (Q) es la energía en tránsito que se transmite de las moléculas de un 
cuerpo hacia otro, en virtud de la diferencia de energía que existe entre ellos.
Termómetros
Todos nosotros lo hemos utilizado alguna vez cuando estuvimos enfermos, sea para 
tomar nuestra temperatura, la de un familiar o la de un amigo. Aunque muchos no le den 
importancia a su aplicación, el termómetro nos ayuda a controlar nuestra salud como 
también distintas condiciones ambientales que puedan presentarse. 
Pero, ¿Qué es un termómetro? ¿Para qué sirve el termómetro? ¿De qué está 
compuesto el termómetro? ¿Cómo funciona? ¿Qué tipo de termómetros conoces?
9
Actualmente existen variados tipos de termómetros para cada necesidad. Los hay para 
medir la temperaturaambiental y pare medir la temperatura corporal.
Estudiemos las partes del termómetro: el más 
utilizado, es el de mercurio. Se trata de un cilindro de 
cristal hueco con un depósito lleno de mercurio y una 
escala graduada. En un termómetro se distinguen dos 
partes: el tallo, que comprende la zona de la escala 
graduada y el bulbo, que es donde se aloja el mercurio. 
Como se puede observar en la figura, existen dos tipos de termómetros de mercurio: el 
buco axilar y el rectal. La única diferencia entre ambos es la forma del bulbo, que en el 
rectal es más redondeado y corto. 
Si un termómetro se rompe accidentalmente, debemos de recoger el mercurio con algún 
instrumento (tipo pala) y depositarlo en un recipiente especial para residuos tóxicos. 
Tenga mucho cuidado de no tener contacto con este metal pesado, es muy peligroso.
Para medir correctamente la temperatura corporal con un termómetro de 
mercurio, se requiere de mayor tiempo (oral y rectal 3 minutos, axilar 8 a 10 
minutos).
Conozcamos otros tipos de termómetros.
Termómetros digitales
Sirven para medir la fiebre de forma precisa, rápida, segura y fácil de leer y fácil medición.
Esta medición es precisa porque utilizan sensores de 
temperatura; rápida porque bastan un minuto para obtener 
la medida; segura porque cuentan con una punta flexible, 
donde se ubica el sensor, lo que les da menor probabilidad 
a romperse y no contienen mercurio; y fáciles de leer porque 
cuentan con una pantalla digital que muestra la temperatura 
obtenida de la medición.
Termómetros de oído
Son los más costosos, estos termómetros miden la temperatura en el tímpano 
y el tejido circundante en el interior del conducto auditivo por medio de un 
infrarrojo, se obtiene una medición precisa siempre y cuando se haya colocado 
correctamente dentro del canal auditivo, de lo contrario, el infrarrojo no podrá 
medir la temperatura o arrojará un dato erróneo. El tiempo de la medición es 
el más rápido, y son fáciles de leer al contar con una pantalla digital. 
35 36 37 38 39 40 41 42
Termómetro de mercurioBulbo
10
RECUERDERECUERDE
El termómetro es un instrumento que se emplea para medir la temperatura de un 
cuerpo.
La temperatura que posee un cuerpo, no es más que la suma de toda la energía 
cinética que posee cada una de las moléculas de un cuerpo.
Escalas de termómetros
¿Qué es una escala de temperatura? ¿Qué escalas de temperatura conoce? 
¿Para qué son útiles las escalas de temperatura?
Cuando compra algún alimento o medicina, habrá observado que algunas veces se 
establece la temperatura a que debes conservarlo para que se mantenga en buen estado, 
esto viene indicado en º C, º F o K. ¿Sabes que significan estas letras?
► Son escalas de temperaturas que permiten asignar un número a cada medida de la 
temperatura. 
 
► Existen varias escalas para medir la temperatura pero las más utilizadas son: la escala 
Fahrenheit (usada en los países de habla inglesa), la escala Celsius (forma parte del 
Sistema Internacional de medición, usada en casi todos los demás países del mundo) 
y la escala Kelvin (unidad básica del Sistema Internacional de medición). Las tres 
son válidas para medir lo mismo con valores diferentes pero equivalentes.
• Si congela agua, la escala Celsius marca 0°, mientras que en la escala Fahrenheit 
marcará 32°.
 • Si hierves agua, la escala Celsius marca 100°, pero en la escala Fahrenheit marcará 
212°.
• En la escala Kelvin 0º C equivalen a 273,15 K.
A principios del siglo XVIII, Gabriel Fahrenheit 
(1 686 - 1 736) creó la escala Fahrenheit. Asignó al 
punto de congelación del agua una temperatura de 
32 grados y al punto de ebullición una de 212 grados. 
Unos años más tarde, en 1 743, Anders Celsius 
(1 701 - 1 744) inventó la escala Celsius. Usando 
los mismos puntos de anclaje. Celsius asignó al 
punto de congelación del agua una temperatura de 
0º y a la de ebullición una de 100º. La escala Celsius 
se conoce como el Sistema Universal. Es el que 
se usa en la mayoría de los países y en todas las 
aplicaciones científicas. Su unidad de medida se 
expresa como grados Celsius oC.
212
180
32
- 460
Fahrenheit
100
- 237
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Celsius
373
- 0
90
80
70
60
50
40
30
20
10
273
Kelvin
11
El paso de la escala Celsius al Fahrenheit y viceversa es más complicado. En primer 
lugar 0º C equivalen a 32º F, así que a la temperatura en la escala Fahrenheit tendremos, 
primero, que restarle 32. Pero además, un intervalo de 100º C es igual que 180º F. Así, 
podemos escribir: 
oC
100
=
oF 32
180
Para pasar de una escala a otra en la ecuación anterior sustituiremos la temperatura 
conocida y calcularemos la que no conozcamos. 
La escala Kelvin o absoluta es la misma escala Celsius pero desplazada - 273º. Así que 
para pasar de la escala Celsius a la escala Kelvin, bastará con sumar 273 a la temperatura 
obtenida en la escala Celsius. 
K = ºC + 273
 
Ejemplo: Supongamos que deseamos expresar 50º F en ºC. 
Datos Ecuación Solución
oF = 50
oC = ?
oC
100
=
oF 32
180
oC
100
=
50 32
180
=
oC
100
=
18
180
De donde resulta:
oC( ) 180( ) = 18( ) 100( )
oC =
1800
180
= 10
Es decir, 50o F equivalen a 
10o C.
Compruebe sus conocimientos
¿Cuándo podemos decir que dos cuerpos están en equilibrio térmico?
1) Conversiones de temperatura.
 a) 135º F a ºC b) 12º C a ºF 
2) La temperatura de ebullición del oxígeno es de 90,19 K. Determine dicha temperatura 
en las escalas Celsius y Fahrenheit.
3) Expresar la temperatura normal del cuerpo, 37° C, en las escalas: Fahrenheit y Kelvin.
4) Si es que las hay. ¿A qué temperaturas son iguales (los valores numéricos) las escalas: 
 a) Celsius y Fahrenheit; b) Kelvin y Fahrenheit; c) Kelvin y Celsius?
12
Unidades de medida del Calor
La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la misma que 
la de la energía y el trabajo: el Joule (J).
Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de energía térmica intercambiada es 
la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de 
agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura 1° C. La caloría también es 
conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal), que se conoce 
como caloría grande y es utilizada en nutrición. 
1 kcal = 1 000 cal = 4 184 J 1 cal = 4,184 J
El joule (J) es la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades, (S.I)
 1 caloría = 4 184 Joule (se escribe así) 1 cal = 4 184 J
 1 Joule = 0,24 calorías (se escribe así) 1 J = 0,24 cal
Capacidad Calorífica y Calor Específico
Observa la ilustración y responda:
¿Qué le ocurre al agua al suministrarle calor?
¿Cuánta agua y cuanto calor se suministra?
¿En cuánto se eleva la temperatura?
 
Según la figura, a un gramo de agua se le suministra 
calor de 1 cal, esto provoca un incremento de 1º C de 
temperatura. En este caso al agua le ocurre lo que a 
cualquier cuerpo, aumenta su temperatura al recibir 
energía en forma de calor. 
 
Ahora bien, el cociente entre la energía calorífica 
de un cuerpo y el incremento de temperatura obtenido recibe el nombre de capacidad 
calorífica del cuerpo, que se expresa como: donde cada símbolo representa:
C: Capacidad calorífica.
Q: Energía calorífica.
ΔT: Variación de la temperatura.
La capacidad calorífica es un valor propio de los cuerpos y está relacionado con otra 
magnitud fundamental de la calorimetría llamado calor específico.
1 g
1 caloría
Incremento de la 
temperatura del 
agua (1o C)
20o C a 21o C
13
Para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1º C es necesario una cantidad de 
calor igual a 1 caloría. Por tanto, la capacidad calorífica de 1 g de agua es igual a 
.
Calor específico 
¿Si queremos elevar en 1°C un litro de agua o sea 1 000 gramos de agua, 
necesitaremos la misma cantidad de calor que en el ejemplo anterior?
Obviamente que no, puesto que para una mayor cantidad de agua se requeriráde una 
mayor cantidad de calor.
El valor de la capacidad calorífica por unidad de masa se conoce como calor específico. 
En términos matemáticos, esta relación se expresa como: 
Ecuación fundamental de la calorimetría 
Siendo la ecuación en función de la cantidad de calor:
Donde cada símbolo de las ecuaciones representa: 
 
C: Capacidad calorífica.
Q: Cantidad de calor.
m: masa del cuerpo.
C
e
: Calor específico del cuerpo.
ΔT: Variación de temperatura.
El calor específico es característico para cada sustancia, en el Sistema Internacional de 
unidades, se mide en Joule por kilogramo y kelvin o también, Joule por kilogramo 
y grados Celsius 
 
A título de ejemplo, el calor específico del agua es igual a: 
Del estudio del calor específico del agua, se obtuvo históricamente el valor del equivalente 
mecánico del calor, ya que: 1 cal = 4,184 J, es decir; 1 J = 0,24 cal.
14
Tabla del calor específico de algunas sustancias
Relación entre unidades:
1 kgm = 9,8 J 1 cal = 4 186 J
1 J = 107 erg 1 kcal = 1 000 cal = 10³ cal 
1 kgm = 9,8 x 107 erg 1 BTU = 252 cal
Aplique sus conocimientos
1) Suministrando una energía de 10 J a un bloque de una aleación de aluminio de 5 g; su 
temperatura varía de 20° C a 22° C. Determine el calor específico de este material.
 
2) ¿Cuál es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 300 g de cobre 
de 20° C a 60° C? Siendo: 
 
3) Sea 200 g de hierro a la temperatura de 12° C. Determine su temperatura después de 
haber cedido 500 cal. Siendo: 
Determinación del calor especifico de un cuerpo (Ce)
¿Qué ocurre cuando dos cuerpos con distinta temperatura se ponen en contacto?
En el experimento representado en la ilustración, lo utilizado es agua, a la cual se le mide 
su temperatura y su masa. Luego se sumerge un 
cuerpo de temperatura y masa conocida. 
¿Al alcanzar el equilibrio térmico que datos 
puede obtener? ¿Podríamos realizar el 
experimento anterior con cuerpos distintos 
al agua y obtener la misma información?
15
¿Qué utilidad nos proporciona este tipo de experiencia?
Dos cuerpos de distinta temperatura cuando se ponen en contacto alcanzan el equilibrio 
térmico.
Cuando conocemos la temperatura y masa de dos cuerpos que se ponen en contacto y 
alcanzan el equilibrio térmico, podemos obtener datos para calcular el calor específico.
En la ilustración se utiliza el procedimiento más habitual para medir calores específicos, 
la cual consiste en sumergir un cuerpo sometido a medición en un baño de agua a 
temperatura conocida. Suponiendo que el sistema está aislado, cuando se alcance el 
equilibrio térmico se cumplirá que el calor cedido por el cuerpo será igual al absorbido por 
el agua o a la inversa (Q
ced
 = Q
abs
). 
Se llama calorimetría a la determinación del calor específico de los cuerpos.
Método para determinar el calor específico de un cuerpo. 
Al sumergir un cuerpo en agua a temperatura conocida, cuando se alcanza el equilibrio 
térmico, el calor cedido por el cuerpo es igual al absorbido por el agua (Q
ced
 = Q
abs
). 
Como la energía calorífica cedida ha de ser igual a la absorbida, se cumple que: 
m
cuerpo
 Ce
cuerpo
 (T
0 cuerpo
 T
f cuerpo
) = m
agua
 Ce
agua
 (T
f
 – T
0
 
agua
)
Siendo m
cuerpo
: masa del cuerpo sumergido, Ce
cuerpo
: calor específico del cuerpo, T
0
 
cuerpo
: 
temperatura inicial del cuerpo, m
agua
: masa del agua, Ce
agua
: el calor específico del agua, 
T
0
 
agua
 la temperatura inicial del agua y T
f
 la temperatura final de equilibrio. Todos los 
valores de la anterior expresión son conocidos, excepto el calor específico del cuerpo, 
que puede por tanto deducirse y calcularse. 
Aplique sus conocimientos
1) ¿Qué cantidad de calor necesita absorber un trozo de cobre, cuya masa es de 25 g si 
se encuentra a una temperatura de 8º C y se desea que alcance una temperatura final 
de 20º C? 
Datos Ecuación Solución
16
2) ¿Cuál es la variación de temperatura que sufre un trozo de latón de 450 g al 
perder 800 cal? 
Datos Ecuación Solución
Despejando resulta
)
El signo menos obedece a que es un calor cedido por el latón. 
3) Determine el calor específico del estaño, si se calientan 200 g que inicialmente se 
encontraban a 82º C y producto de este calentamiento el metal varia su temperatura 
en 232° C. 
Datos Ecuación Solución
Despejando resulta
Ejercicios propuestos:
1) Para calentar 800 g de una sustancia de 0° C a 60° C fueron necesarias 4 000 cal. 
Determine el calor específico y la capacidad térmica de la sustancia.
 
2) ¿Cuál es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 200 g de cobre 
de 10° C a 80° C? Considere el calor específico del cobre igual a 0,093 cal /g °C.
 
3) Considere un bloque de cobre de masa igual a 500 g a la temperatura de 20° C. Siendo: 
 determine: a) la cantidad de calor que se debe ceder al bloque 
para que su temperatura aumente de 20° C a 60° C, b) ¿cuál será su temperatura 
cuando sean cedidas al bloque 10 000 cal?
17
Transferencia de calor
Describe lo que observas en la figura y analiza. 
¿Qué efecto producen las llamas al recipiente y al 
agua contenida en él? 
¿Qué pasa cuando el agua del fondo se calienta?
¿Cuáles son los efectos hacia los alrededores 
cuando el recipiente está caliente?
Propagación del calor: es importante tener presente que 
el calor siempre fluye desde una región con temperatura 
más alta hacia otra región con temperatura más baja. La 
transferencia o dispersión del calor puede ocurrir a través 
de tres mecanismos posibles: conducción, convección y 
radiación.
Describa todo lo que pasa con el calor que desprende la llama.
Las llamas calientan el vidrio porque los gases de combustión están en contacto directo 
con el fondo del recipiente, transfiriendo su energía interna en forma de calor a todas 
las moléculas o átomos del recipiente por conducción, elevando su temperatura. Esta 
transmisión de energía se da de molécula a molécula 
¿Por qué crees que es importante cubrir el mango de la cacerola con un 
protector que no sea buen conductor del calor?
El calor de la llama se transmite por conducción a toda la cacerola incluida el mango, 
además, el metal transmite el calor al agua del fondo del recipiente también por conducción. 
El agua caliente del fondo que posee mayor temperatura asciende, mientras que el agua 
fría de la superficie del recipiente que posee menor temperatura desciende, originando 
corrientes convectiva (propagación por convección). 
Observa este nuevo ejemplo. Si toma una varilla 
metálica larga por un extremo y la acerca al fuego, 
sentirá que al cabo de un pequeño lapso de tiempo 
se pondrá caliente en el extremo que está sosteniendo.
¿Cómo explica este fenómeno? 
En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Al calentar 
el extremo libre de la varilla metálica, esta aumenta su temperatura aumentando su 
energía interna, esta energía interna se transmite a las moléculas que se encuentran más 
próximas que poseen menos temperatura; y así sucesivamente a las demás moléculas 
hasta llegar al otro extremo de la varilla, es decir; que el calor se transmite a lo largo de 
toda la varilla metálica por conducción debido a la diferencia de temperatura que existe 
18
en la varilla. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de 
calor en los sólidos, pero se cree que se debe en parte al movimiento de los electrones 
libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. 
RECUERDERECUERDE
La propagación del calor por conducción solamente se da en sustancias en 
estado sólido y el calor se transmite de molécula a molécula a lo largo de todo 
el material. Durante la propagación del calor por conducción, también ocurre el 
fenómeno de dilatación de los cuerpos sólidos al ser calentados.
Transferencia de calor por convección:Cuando ponemos un recipiente con agua al fuego, 
primero se calienta el agua del fondo puesto que es la 
parte que está en contacto directo con el recipiente, el 
que a su vez tiene conexión directa con el fuego que 
es la fuente de calor. 
¿Explique de qué forma se calienta el agua 
que se encuentra en la superficie del 
recipiente? 
Observe en la figura, como el agua del fondo forma corrientes convectivas.
La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque 
se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta la energía en forma 
de calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente 
en los materiales fluidos. En este ejemplo, el agua del fondo al calentarse aumentó su 
volumen y su temperatura, dando como resultado una disminución en su densidad, por 
lo cual asciende desplazando hacia abajo el fluido que se encuentra en la parte superior 
que se encuentra a menor temperatura. 
Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes 
ascendente y descendente del fluido.
RECUERDERECUERDE
Las corrientes que se forman en el interior de los fluidos, en particular se le 
conocen como Corrientes de Convección y es a través de ellas que los fluidos 
intercambian Calor.
Corriente
convectiva
Fluido
Trozos de
hielo
19
Transferencia del calor por radiación
El Sol que está mucho más caliente que los planetas y el 
espacio del alrededor nos transmite su energía y nos calienta
La energía en forma de calor que recibimos en nuestro planeta 
proviene del Sol. Sabiendo que entre nuestro planeta y el 
Sol existe un gran vacío ¿Cómo explicaría la transferencia 
de calor del Sol hacia la Tierra?
La radiación presenta una diferencia fundamental respecto 
a la conducción y la convección, las sustancias que 
intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas 
por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase 
de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la 
radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación 
general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. 
Todos los cuerpos a cualquier temperatura pierden energía por conducción, convección 
y radiación.
RECUERDERECUERDE
Todos los cuerpos calientes transmiten su energía interna en forma de calor hacia 
otros cuerpos que se encuentran en sus alrededores por medio de radiaciones, 
es por ello, que esta otra forma de propagarse el calor se le conoce como 
PROPAGACIÓN DEL CALOR POR RADIACIÓN.
Efectos del calor 
¿Si una piedra está expuesta a la radiación solar que 
ocurre con ella? ¿Si esta misma piedra luego la 
trasladamos a un recipiente con agua fría que ocurre?
Ahora piense en lo siguiente:
Si un trozo de hielo se expone a la radiación solar ¿Qué 
ocurre? Si al recipiente con agua fría lo exponemos a altas temperaturas ¿Qué ocurre? 
¿Si el cilindro del gas licuado de la cocina se calienta directamente por que explota? ¿Por 
qué sucede eso?
La piedra que se expone a la radiación solar se calienta, pero 
cuando la depositamos en agua fría cede calor al agua y se 
enfría hasta que se alcanza el equilibrio térmico.
A diferencia de la piedra, el hielo al recibir calor pasa del estado 
sólido al estado líquido, así también al depositar un cuerpo muy 
Calor por radicación
20
caliente en el agua, esta eleva su temperatura hasta que cambia del estado liquido al 
gaseoso.
Un cilindro de gas licuado explota porque al calentarse este gas aumenta 
su volumen, es decir se dilata, debido a este aumento de volumen del 
gas, las paredes del recipiente no pueden contenerlo y explota. 
 
Cuando se produce un aumento en la energía térmica de un cuerpo, 
aumenta su temperatura provocando cambios de estado del mismo y 
con muy pocas excepciones, se dilata.
RECUERDERECUERDE
El suministro de calor o extraerle el calor a un cuerpo o a una sustancia provoca 
en ellas cambios que se conocen como efectos del calor, entre estos efectos 
tenemos:
a) El incremento o disminución de la temperatura en las sustancias.
b) El crecimiento o disminución de las dimensiones de las sustancias conocida 
como dilataciones.
c) Cambios de estado en las sustancias.
Compruebe sus conocimientos
1. Durante el verano el aire de tu casa se calienta recibiendo energía de diferentes 
fuentes a través de: 
 a. Las paredes.
 b. Una ventana abierta.
 c. Un cristal (vidrio); que deje pasar la energía solar, etc.
 ¿Qué tipo de transmisión de calor representa cada caso?
2. Todos sabemos que durante el verano hace más calor ambiental. Si tomamos un 
termómetro y medimos la temperatura en la calle y después en el interior de la casa, 
observamos que la temperatura de la casa es menor que la de la calle. ¿Por qué?
3. ¿Podríamos afirmar que el hielo tiene calor? Fundamente su respuesta.
4. ¿Qué efectos produce el variar la temperatura en los cuerpos? 
5. Si el termómetro clínico absorbe calor por conducción, ¿Cómo lo hará el termómetro 
que utilizamos para medir la temperatura del agua o para medir la temperatura del 
aire?
21
6. ¿Qué cambios de estados experimenta el agua que enfría los motores de los carros, 
buses, etc.?
7. ¿Cuáles de los siguientes cuerpos se dilata más, un sólido, un líquido o un gas? 
Fundamente su respuesta.
8. ¿Qué relación existe entre el movimiento molecular y la temperatura que posee un 
cuerpo? 
9. ¿Cuál es la diferencia entre:
 a. Temperatura y energía interna.
 b. Temperatura y calor.
 c. Calor y energía interna.
La dilatación de los cuerpos
¿Qué entiendes por dilatación de un cuerpo?
Cuando un cuerpo recibe calor, que era lo que ocurría con el gas en el cilindro, sus 
partículas se mueven más de prisa, por lo que necesitaban más espacio para desplazarse 
y por tanto, el volumen del cuerpo aumenta. A este aumento de volumen se le llama 
dilatación. Los cuerpos se dilatan de tres formas: dilatación lineal, dilatación superficial 
y dilatación volumétrica.
En los pavimentos de hormigón se dejan de trecho en trecho, juntas de 
alquitrán.
También, entre los rieles de las vías férreas, se deja un pequeño espacio lo 
cual se hace con el propósito de evitar los efectos de la dilatación en el verano y de 
la contracción en el invierno, para evitar que el aumento de temperatura los deforme.
Dilatación lineal 
Observa la ilustración y analiza.
¿Qué ocurre con la varilla metálica al ser sometida al calor? ¿Por qué cambia su 
longitud?
22
La varilla varió su longitud porque aumento su energía 
interna y esto hace que aumente las vibraciones de los 
átomos y moléculas que forman el cuerpo, haciendo que 
pase a posiciones de equilibrio más alejadas que las 
originales.
Con el aumento de la temperatura ocurre la 
dilatación, si tiene forma de varilla, su longitud 
aumenta y se dice que ha experimentado una 
dilatación lineal ( )L .∆ Usaremos la siguiente 
expresión matemática para encontrar la 
dilatación lineal.
En una dilatación lineal, la variación de la longitud (ΔL) que experimenta una sustancia 
cuando se le aplica calor:
Es directamente proporcional a la variación de la temperatura (ΔT) que experimenta la 
sustancia (ΔL α ΔT).
Depende de forma directa de la longitud inicial (L
0
) que posea la sustancia (ΔL α L
0
).
 
Depende de forma directa del material del cual se encuentra constituido dicha sustancia 
(α).
Lo anterior expresado en forma de ecuación: ΔL = α L
o
 ΔT.
El coeficiente de dilatación lineal (α), es el alargamiento que experimenta la unidad de 
longitud de un sólido, medido a 0° C, cuando su temperatura se eleva a 1° C.
Ejemplo: Un riel de la vía férrea de un tren mide 50 m de longitud a 26º C. Determine la 
separación que debe dejarse entre dos rieles continuos si la temperatura máxima en el 
verano sube hasta 38º C.
Datos Ecuación Solución
Dilatación lineal
23
Dilatación superficial
¿Qué pasa cuando una superficie 
de metal se exponeal calor del 
Sol como en el caso de los techos 
de lámina de zinc?
Si el sólido como es el caso de los techos 
de zinc, tiene forma de lámina, la dilatación 
afecta a sus dos dimensiones (largo y 
ancho), a este fenómeno se le conoce 
como dilatación superficial. 
En la dilatación superficial, la variación de de área (ΔA) que experimenta cualquier 
sustancia producto del calentamiento, depende de forma directa de:
De la sustancia que fue fabricada dicha lámina (β).
Del área inicial (A0) que posea la lámina.
De la variación de temperatura (ΔT) que experimenta la lámina.
Lo anterior expresado en forma de ecuación ΔA = β A
0
 ΔT.
Donde:
ΔA: Es la variación superficial que experimenta la lámina (largo y ancho)
β: Es el coeficiente de dilatación superficial de la lámina (β = 2α).
A
0
: Es el área inicial que posee la lámina.
ΔT: Es la variación de temperatura que experimenta la lámina.
 
La formación de grietas en techo y azoteas, es causada con frecuencia por el movimiento 
interno de las moléculas o átomos de los materiales que los forman, los cuales se dilatan 
y se contraen por los cambios de temperatura que ocurren en ellos.
Dilatación superficial
24
Dilatación cúbica o volumétrica
Observe la ilustración y analice.
¿Qué ocurre cuando agrego agua caliente en el cazo que contenía al matraz? 
¿Por qué aumentó el volumen del agua posteriormente? 
Dilatación
del matraz
Dilatación
aparente
(A-C)
Dilatación
verdadera o real
del líquido
C
A
B
A
BA
Agua
caliente
1 2 3
Matraz con líquido Al principio solo
se dilata el recipiente
La dilatación real
del líquido es de B a C
Al calentar el recipiente lleno de un líquido, luego de un cierto tiempo se observa que el 
líquido aumenta su volumen, lo cual nos indica que el líquido se ha dilatado. El recipiente 
sólido también se ha dilatado, pero el aumenta de volumen que se produce en el líquido, 
nos demuestra que los líquidos se dilatan más que los sólidos.
En general se puede decir, que los líquidos se dilatan al calentase. Si ninguna de las 
dimensiones (largo, alto y ancho) se destaca sobre las otras, las tres dimensiones se 
dilatan por igual, a este fenómeno se le conoce como dilatación cúbica.
Dilatación cúbica
25
En la dilatación volumétrica la variación del volumen que experimenta cualquier 
sustancia producto del calentamiento depende de:
De la sustancia de la cual se encuentra constituido o fabricado el cuerpo 
Del volumen inicial que posea el cuerpo o sustancia 
De la variación de la temperatura que experimenta el cuerpo o la sustancia.
Lo anterior expresado en forma de ecuación 
Todos los coeficientes de dilatación, lineal (α), superficial (β) y volumétrico dependen 
de cada material y se expresan en (°C-1) en el Sistema Internacional de unidades (SI).
Ejemplo: Un recipiente de aluminio tiene una capacidad de 6 litros a 28º C. Determina el 
volumen del recipiente cuando este se calienta a 100º C.
 
Datos Ecuación Solución
Sustituyendo estos 
valores.
Despejando V
f
:
Al calentar el recipiente de aluminio hasta 
100 oC alcanza un volumen de:
 6,0311041 l.
Los coeficientes de dilatación lineal vienen dados en tabla adjunta y es importante 
saber que y 
26
Coeficientes de Dilatación Lineal (α).
Material Coeficiente Material Coeficiente 
Acero Dulce
Acero Niquel
Alpaca
Aluminio
Bismuto
Bronce
Cadmio
Cinc
Cobre
Cuarzo
Estaño
Esteatita
0,000012
0,0000015
0,000018
0,0000238
0,0000135
0,0000175
0,00003
0,00003
0,0000165
0,0000005
0,000023
0,0000085
Hierro Fundido
Latón
Molibdeno
Níquel
Oro
Plata
Platino
Plomo
Porcelana
Tungsteno
Vidrio Común
Vidrio Pirex
0,0000105
0,0000185
0,0000052
0,000013
0,0000142
0,0000197
0,000009
0,000029
0,000004
0,0000045
0,000009
0,0000003
Coeficientes de Dilatación de Líquidos 
Material Coeficiente Material Coeficiente 
Agua
Aguarrás
Alcohol etílico
Bencina
Éter
0,00018
0,001
0,0011
0,001
0,0016
Glicerina
Mercurio
Petróleo
Tolueno
0,0005
0,000182
0,001
0,00108
Ejercicios de Dilatación lineal
1) Una viga de hormigón, del tipo que le afecta menos el calor, tiene una longitud de 
12 m a -5° C en un día de invierno. ¿Cuánto medirá en un día de verano a 35° C?
2) Se calibra una regla de acero con una regla patrón a 22° C, de modo que la distancia 
entre las divisiones numeradas es de 10 mm. a) ¿Cuál es la distancia entre estas 
divisiones cuando la regla está a -5° C?, b) si se mide una longitud conocida de 
1 m con la regla a esta baja temperatura, ¿qué porcentaje de error se comete?, 
c) ¿Qué error se comete al medir una longitud de 100 m con la misma regla?
3) Un instalador eléctrico al no conocer los efectos del calor sobre los objetos, tiende en 
forma tirante un alambre de cobre de 100 m de largo en un día en que la temperatura es 
de 30° C. Obviamente, al bajar la temperatura a 0° C, se cortará. ¿Cuántos milímetros 
debería haber sido más largo el alambre, para que no se cortara?
27
Cambios de fase
Todo en el Universo está formado por materia. La materia se puede encontrar en 3 estados 
de agregación o estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Sus propiedades son:
Características internas
 
• Las moléculas se mantienen 
fuertemente unidas unas a 
otras.
• Sus espacios 
intermoleculares son muy 
pequeños, casi del diámetro 
de sus moléculas.
• Sus moléculas vibran 
alrededor de un punto o 
posición de equilibrio.
• Sus moléculas no pueden 
desplazarse de un lugar a 
otro.
• Entre las fuerzas eléctricas 
con que interactúan sus 
moléculas, son mucho mayor 
las de carácter atractivo que 
las de carácter repulsivo.
Características internas
 
• Los espacios 
intermoleculares son 
mayores en comparación 
con los sólidos.
• Existe poca cohesión entre 
los átomos o moléculas que 
las constituyen.
• Sus átomos o moléculas 
vibran con menor intensidad, 
con mayor grado de libertad 
y un poco más alejado de su 
posición de equilibrio.
• Sus átomos o moléculas no 
se encuentran fuertemente 
unidas o ligadas unas a 
otras.
• Sus átomos o moléculas se 
desplazan libremente.
• Entre las fuerzas eléctricas 
con que interactúan los 
átomos o las moléculas, son 
un poco mayores las fuerzas 
de carácter atractivas que 
las fuerzas de carácter 
repulsiva.
Características internas
 
• Las fuerzas eléctricas de 
carácter repulsivas con que 
interactúan sus moléculas, 
son muchas veces mayores 
que las fuerzas de carácter 
atractivas.
• Sus moléculas no se 
encuentran unidas o ligadas 
unas a otras, es decir, no 
están muy cohesionadas.
• Sus moléculas se repelen 
entre sí.
• Los espacios 
intermoleculares son 
mucho mayores que 
las dimensiones de las 
moléculas.
• Las moléculas se mueven 
libremente en todas 
direcciones.
• Su estructura atómica o 
molecular es totalmente 
desorganizada.
Características externas
• Masa constante
• Volumen constante
• Forma constante
Características externas
• Masa constante
• Volumen constante
• Forma variable
Características externas
• Masa constante
• Volumen variable
• Forma variable
Sin embargo, el estado de agregación más común en nuestro universo es el plasma, material del que están 
constituidas las estrellas si descartamos la materia oscura.
28
El plasma (cuarto estado de la materia): es un fluido similar 
al estado gaseoso, el cual no tiene forma ni volumen definido, a 
no ser que esté encerrado en un contenedor; pero a diferencia 
del gas en el que no existen efectos colectivos importantes, el 
plasma bajo la influencia de un campo magnético puede formar 
estructuras como filamentos, rayos y capas dobles. Además, es 
un buen conductor de la electricidad, sus partículas responden 
fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo 
alcance, sus átomos se mueven libremente y cuanto más alta 
es su temperatura, más rápido se mueven los átomos en el 
gas y en el momento de colisionar la velocidad es tan alta que 
se produce un desprendimiento de electrones.
Calentar un gas puede ionizar sus moléculas o átomos (reduciendo 
o incrementado su númerode electrones para formar iones), 
convirtiéndolo en un plasma. La ionización también puede 
ser inducida por otros medios, como la aplicación de un fuerte 
campo electromagnético mediante un láser o un generador de 
microondas, el cual es acompañado por la disociación de los 
enlaces covalentes si están presentes.
Formas comunes de plasma
Producidos artificialmente Plasmas terrestres Plasmas espaciales y 
astrofísicos
• En los televisores o monitores 
con pantalla de plasma.
• En el interior de los tubos 
fluorescentes (iluminación de 
bajo consumo). 
• En soldaduras de arco 
eléctrico bajo protección por 
gas [TIG (siglas de Tungsten 
Inert Gas), MIG (Metal Inert 
Gas) /MAG (Metal Active 
Gas), etc.]
• Materia expulsada para la 
propulsión de cohetes.
• La región que rodea al 
escudo térmico de una nave 
espacial durante su entrada 
en la atmósfera.
• El interior de los reactores de 
fusión.
• Las descargas eléctricas de 
uso industrial.
• Los rayos durante una 
tormenta.
• La ionosfera.
• La aurora boreal.
• Las estrellas (por ejemplo, el 
Sol).
• Los vientos solares.
• El medio interplanetario (la 
materia entre los planetas 
del Sistema Solar), el medio 
interestelar (la materia entre 
las estrellas) y el medio 
intergaláctico (la materia 
entre las galaxias).
• Las nebulosas intergalácticas.
El Sol es el ejemplo de
plasma más identificable
Las LCF son ejemplo de 
aplicación del plasma
29
Diga cuál es el estado de agregación de la materia que le rodea.
¿Cree usted que el estado de agregación de las sustancias permanece constante?
Observe las siguientes ilustraciones.
 
¿Qué ocurre en cada una de las ilustraciones? ¿El agua ha sufrido algún cambio 
de su estado de agregación? ¿A qué atribuye los cambios que observa? ¿Ha 
observado en su quehacer cotidiano como varia el estado de agregación de otra 
sustancia?
En las figuras observamos, como el agua presente en sus tres estados, sólido (hielo) 
líquido y gaseoso pasa de un estado a otro, el hielo pasa al estado líquido, el agua de la 
laguna pasa al estado gaseoso (vapor), el agua del mar pasa al estado sólido (hielo) y en 
la última figura, el agua se condensa en el vidrio pasando de vapor a líquido.
El estado de agregación de la materia (sólido, líquido, gaseoso) puede variar en función de 
las condiciones externas (presión y temperatura). Para unas determinadas condiciones, 
una sustancia concreta sólo se encontrará en un estado de agregación; es decir, en 
determinadas condiciones de presión y temperatura, una sustancia se encontrará en 
estado sólido, en estado líquido o en estado gaseoso pero sólo en uno de ellos. Cada uno 
de los estados de agregación tiene unas características que lo diferencian de los otros.
¿Qué le pasa a un trozo de mantequilla y algunos trozos 
hielos, si los exponemos al fuego?
¿Qué es lo que ocurre en ambas sustancias?
A este fenómeno que acabas de analizar lo conocemos como 
cambios de estado de agregación de la sustancia, el cual no es 
más que el cambio que experimenta la materia al pasar de un 
estado agregativo a otro cuando en ella varía algunas de las variables conocidas 
como presión, volumen o temperatura sin que ocurra un cambio en su composición. 
¿Por qué se da esto?
30
En su análisis anterior se dio cuenta, que la mantequilla tardó un 
poco más en cambiar de estado que el hielo, esto ocurre porque 
el paso de un estado de agregación más ordenado a otro más 
desordenado (donde las partículas se mueven con más libertad 
entre sí) se denomina cambio de estado progresivo. Un cambio de 
estado regresivo lo podemos observar cuando solidificamos el agua 
que pasa de un estado más desordenado a otro más ordenado.
A continuación se describen los diferentes cambios de estado o transformaciones 
de fase de la materia.
Fusión: es el cambio de estado que experimenta un 
cuerpo del estado sólido al estado líquido debido 
a la absorción de calor. Durante ocurre este cambio, 
existe un punto en que la temperatura no aumenta es 
decir; permanece constante. El “punto de fusión” es 
la temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que 
su valor es particular para cada sustancia. Un ejemplo 
de ello es cuando el hielo se funde pasando al estado 
líquido.
Este cambio de estado se rige por las siguientes 
leyes:
1) Para que ocurra el cambio de fase, debe alcanzarse 
la temperatura de fusión o sencillamente el punto 
de fusión de la sustancia. Mientras ocurre el cambio 
de fase, la temperatura en la sustancia permanece 
constante.
 
2) A la presión de 1 atm, la temperatura de fusión es una característica particular para cada 
sustancia; y ésta es la temperatura a la cual una sustancia en particular experimenta 
su cambio de fase.
 
3) El calor latente de fusión o el calor de fusión (L
f
), no es más que la cantidad de 
calor (Q) que hay que suministrarle a una cantidad de masa determinada (m) para 
que experimente su cambio de fase. Este valor se obtiene experimentalmente y es 
particular para cada sustancia.
4) Si se modifica la presión, también se modifica la temperatura de fusión y el calor 
latente de fusión de la sustancia.
Solidificación: es la transformación que experimenta una sustancia del estado líquido 
al estado sólido debido a la liberación de calor que ocurre en el cuerpo; es un proceso 
De
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za
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Io
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n Plasma
Gas
Líquido
Sólido
Vaporización
Condensación
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31
exotérmico. El “punto de solidificación” o de congelación, es la temperatura a la cual 
el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, coincide con el punto de 
fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico. Un ejemplo 
de ellos es cuando la cera líquida se solidifica o el del agua de una cubitera dentro del 
congelador se solidifica formando cubitos de hielo.
Variados y minuciosos experimentos realizados han demostrado, que al solidificarse 
una sustancia, ésta desprende la misma cantidad de calor que absorbe al fundirse en 
igualdad de circunstancias, es decir, que el calor latente de solidificación (L
s
) es igual al 
calor latente de FUSION (L
f
).
La solidificación de una sustancia se rige por ciertas leyes:
1) Para que ocurra el cambio de fase del estado líquido al estado sólido, la sustancia 
debe alcanzar la temperatura o punto de solidificación, la cual permanece constante 
hasta que la solidificación se haya completado.
2) En igualdad de circunstancia, el cuerpo al enfriarse se solidifica a la misma temperatura 
a la cual se funde, es decir; que la temperatura de fusión es igual a la temperatura de 
solidificación de dicha sustancia.
3) La solidificación de una sustancia, ocurre debido a la liberación de energía en forma 
de calor.
4) El calor latente de solidificación de una sustancia (L
s
), no es más que la cantidad de 
calor que tiene que liberar una cantidad de sustancia para experimentar su cambio de 
fase. Este valor es igual al calor latente de fusión (L
f
):
5) Si se modifica la presión, también se modifica la temperatura de solidificación y el 
calor latente de solidificación.
Vaporización: es el proceso físico en el cual un líquido pasa a estado gaseoso. Este 
cambio de estado se da por dos vías; por ebullición (calentamiento en toda la masa 
líquida) y por evaporación (calentamiento en la superficie del líquido). El punto de 
ebullición es aquella temperatura que se mantiene constante mientras ocurre el cambio 
de estado. Un ejemplo de ello es cuando destapamos un perfume y este se difunde en el 
ambiente. 
Este cambio de estado obedece las siguientes leyes:
1) En condiciones normales, la temperatura a la cual se produce la ebullición es específica 
para cada sustancia.
 
32
2) La temperatura la cual hierve un líquido se llama, punto de EBULLICIÓN.
3). Tan pronto se retirala fuente de calor, cesa inmediatamente la ebullición en la 
sustancia.
4) La cantidad de calor que se le debe proporcionar a una masa determinada, se 
denomina calor latente de vaporización (L
v
), la cual es una característica particular 
para cada sustancia.
5) Durante la ebullición, a pesar de que a la sustancia se le sigue suministrando calor, su 
temperatura permanece constante.
• Condensación: es el cambio de estado que experimenta una sustancia al pasar 
de gas a líquido. Es un proceso inverso a la vaporización. Un ejemplo de ellos es 
cuando en los días fríos de invierno el vapor de agua de la atmósfera se condensa en 
los cristales de la ventana que se encuentran fríos o en el espejo del cuarto de baño.
Como la condensación es un proceso inverso al de vaporización, esta cumple con 
las mismas leyes:
1. Mientras ocurre el proceso de transformación de gas a líquido, la temperatura en la 
sustancia permanece constante. A esta temperatura se le llama, TEMPERATURA DE 
CONDENSACIÓN. Esta es igual a la temperatura a la cual entra en ebullición dicha 
sustancia (punto o temperatura de ebullición).
2. La cantidad de calor (Q) que necesita liberar una porción de masa (m) de cualquier 
sustancia en el estado gaseoso, para que se realice el proceso de transformación 
de gas a líquido sin que varíe su temperatura, se llama CALOR LATENTE DE 
CONDENZACION (L
C
).
• Sublimación: es el proceso que consiste en el cambio de estado de una sustancia 
sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le 
denomina cristalización o sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado 
gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el 
hielo seco, el del azufre o el yodo sólido que al calentarlos pasan directamente a gas.
RECUERDERECUERDE
Un cambio de estado es el proceso mediante el cual las sustancias pasan de 
un estado de agregación a otro. El estado de agregación de la materia (sólido, 
líquido, gaseoso) puede variar en función de las condiciones externas (presión y 
temperatura). 
33
En determinadas condiciones de presión y temperatura, una sustancia se encontrará en 
estado sólido, en estado líquido o en estado gaseoso pero sólo en uno de ellos. 
Las condiciones de presión y temperatura a las cuales una sustancia se encuentra en 
determinado estado, dependen del tipo de sustancia, asi para el agua a 0o C o menos se 
encuentra en estado sólido, a 100º C o más, el agua se encuentra en estado gaseoso, y 
entre estos rangos de temperatura el agua se encuentra en estado líquido.
Según el cambio de estado que sufra la sustancia el calor latente puede ser:
• Calor latente de fusión (L
f
), cuando pasa del estado sólido al estado liquido.
• Calor latente de vaporización (L
v
), cuando pasa del estado liquido al estado gaseoso. 
• Calor latente de sublimación (L
s
), cuando pasa del estado sólido al estado gaseoso.
El calor latente depende de:
• La masa (m) de dicha sustancia. 
• La cantidad de calor (Q) que se le suministra o se le extraiga. 
Su expresión matemática es: Q = m L.
Donde L es el calor latente y m es la masa que posee el cuerpo.
Ejemplo de problema de calor latente.
El Calor latente de fusión del agua es de ¿Qué cantidad de calor 
aplicarías a 250 g de hielo para fundirlo?
 
Datos Ecuación Solución
Los 250 g de hielo se fundirán al aplicarles 
 de calor.
34
Resuelva los siguientes problemas
1) ¿Qué cantidad de calor desprende 125 kg de agua a temperatura ambiente al 
transformarse en hielo a 0º C.
2) ¿Qué cantidad de calor se necesita para transformar en vapor 200 g de agua a 
100º C?
3. ¿Qué cantidad de hierro puede fundirse si aplicamos 25 800 J de calor? El calor latente 
del 
4. El calor latente de fusión del aluminio es de ¿Qué cantidad de calor se necesitan 
para fundir 80 kg de este metal?
5. ¿Cuál es el calor latente de vaporización de una muestra de 15 g de agua en estado 
líquido que a 100º C se vaporiza?
6. ¿Qué queremos expresar en términos científicos cuando en la vida cotidiana decimos 
que un cuerpo está frío o caliente? ¿Cómo se dirían las siguientes frases correctamente 
según dicha terminología?
 a) Este verano está haciendo mucho calor.
 b) El aceite de la sartén está caliente.
 c) El agua de la piscina está helada.
 d) Quiero un vaso de agua templada.
7. Cuando mezclamos 2 litros de agua a 30° C con 2 litros de agua a 40° C, ¿Qué volumen 
y temperatura tendrá la mezcla?
8. Cuando mezclamos 2 litros de agua a 40° C con 1 litro de agua a 15° C ¿La temperatura 
final de la mezcla estará más cerca de 40° C o de 15° C? ¿Por qué?
9. Una sustancia A tiene doble calor específico que otra B. Si la masa de B es cuatro 
veces la de A, al transferirles la misma cantidad de energía en forma de calor, ¿Cuál 
de las dos experimentará un mayor aumento de temperatura?
10. Se ha puesto cierta cantidad de agua en una cazuela y se le han transferido 
167 200 J de energía en forma de calor para que eleve su temperatura en 80° C 
¿Cuántos litros de agua se han empleado? Ce = 4 180 J/ kg ºC.
11. Calcular la energía que hay que transferir en forma de calor a 0,5 litros de aceite para 
que aumente su temperatura de 20º C a 150º C.
 Datos: densidad del aceite; 900 kg/m3 ; Ce del aceite = 2 508 J/kg ºC.
12. Se mezclan 5 litros de agua a 20º C con 3,5 litros de agua a 55º C. ¿Cuál es la temperatura 
final de la mezcla? Ce = 4 180 J/kg ºC.
Leyes de la
Termodinámica
Leyes de la
Termodinámica
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NI
DAD
U
NI
DAD22
36
Introducción
En la unidad anterior abordamos el significado de los concepto: Calor y Temperatura, 
analizamos estos términos, valorando sus efectos, la forma de medirlos y su aplicación 
en la solución de problemas sencillos y prácticos.
Ahora estudiaremos el calor, su comportamiento y las leyes que lo rigen. Prepárate para 
estudiar las Leyes de la Termodinámica. 
Defina con sus palabras el concepto de calor y temperatura. ¿Cómo entiende el 
concepto de energía interna? Explique cómo concibe el Principio de Conservación 
de la Energía. 
Termodinámica
Sabemos que el calor ejerce efectos en los cuerpos, tales como la dilatación y el cambio 
de estado y sus transformaciones. Los dos primeros han sido tratados anteriormente. A 
continuación abordaremos este último.
Las diferentes formas de energía en su proceso de transformación tienen algo en 
común ¿Podría explicarlo? Observe la ilustración ¿Qué ocurre con las diferentes 
formas de energía cuando estas se transforman?
De la ilustración podemos deducir, que 
“cuando la energía se transforma de una 
forma a otra siempre hay una cantidad 
que se transforma en calor”.
Para entender lo que pasa en estas 
transformaciones se hacen necesario el 
estudio de la Termodinámica. 
¿Sabe usted lo que significa la 
Termodinámica?
La termodinámica, es la ciencia que estudia el calor o más puntualmente, los 
intercambios de calor y de energía que se producen entre los cuerpos, es decir; las 
transformaciones de la energía calorífica (calor) en otras formas de energía y viceversa.
Energía nuclear Energía
eléctrica
Energía
química
Energía luminosa Energía del
movimiento
Calor
37
Conceptos básicos en Termodinámica
La termodinámica se basa en principios y leyes que pueden aplicarse al diseño de 
motores, al cálculo de la energía liberada en reacciones o a estimar la edad del universo.
Nos ayuda a comprender por qué los motores no pueden ser nunca totalmente eficientes 
y porque es imposible enfriar un cuerpo hasta el cero absoluto (0 Kelvin).
El objeto de estudio de la termodinámica es el Universo, distinguiéndose:
• Sistema: parte del Universo objeto de estudio.
• Alrededores: porción del Universo que no se va a estudiar, pero que puede 
interaccionar con el sistema.
• Limites: separación real o imaginaria entre el sistema y los alrededores.
Sistema Termodinámico
En conjunto con sus compañeros reflexione: 
¿Cómo está organizado su organismo, cuál es el nombre de cada parte? ¿Se le 
puede