Calor, temperatura, percepción y confort térmico

¿Qué relación hay entre el calor y la temperatura, la masa y la energía térmica, lo que sentimos y el confort térmico?

Estos términos se confunden continuamente, así que merece la pena definir cada uno y ver cómo se relacionan.

El calor es una forma de energía que se transfiere entre dos cuerpos a temperaturas distintas, y siempre va del cuerpo más caliente al más frío.

El calor es la transferencia de energía de un objeto a otro. Es la energía del movimiento de las partículas de un objeto.

La temperatura es la medida de lo caliente que está un cuerpo. Mide lo agitadas que están las partículas atómicas dentro del material. Cuanto más deprisa se mueven esos átomos o moléculas, más alta es la temperatura.

La masa es la cantidad de átomos que contiene el material.

Cuantas más moléculas contiene un objeto, más energía térmica encierra.

Cuanto más alta es la temperatura de un objeto, más energía térmica encierra.

Y al revés en ambos casos.

Tome un vaso de agua a 70 °C y una bañera llena de agua a 25 °C. ¿Qué cantidad de agua encierra más energía térmica?

La temperatura es muchísimo más alta en el vaso, pero el vaso contiene muchísimas menos moléculas. La energía térmica es por tanto menor en el vaso que en la bañera, aunque la bañera esté a una temperatura más baja.

Supongamos ahora que queremos calentar una piscina con un cubo de agua a 35 °C, y otra piscina con un vaso de agua muy caliente a 70 °C.

Sustituya las moléculas de agua por billetes:

un cubo lleno de billetes de 50 euros y un vaso lleno de billetes de 100 euros.

El importe total del cubo es muchísimo mayor que el del vaso.

En el vaso, la calidad del agua caliente, como el valor de cada billete, es más alta.

En el cubo, la cantidad de agua caliente, como el número de billetes, es mayor.

Es la velocidad de las moléculas la que determina la calidad de lo caliente. Esa calidad depende solo de su velocidad y no tiene nada que ver con su masa total.

Aunque las moléculas de agua del cubo se mueven más despacio, hay muchísimas más. Lo que les falta en velocidad lo compensan en número. La cantidad de lo caliente depende a la vez de la masa y de la velocidad.

La gran diferencia entre temperatura y calor es que la temperatura depende solo de la velocidad, mientras que el calor depende a la vez de la velocidad y de la masa.

Calidad de lo caliente = temperatura = velocidad

Cantidad de lo caliente = calor = velocidad + masa

El agua del vaso está a una temperatura muy alta pero encierra muy poco calor. El agua del cubo está a una temperatura mucho más baja pero encierra bastante más calor.

En conclusión, un cubo de agua a 35 °C calienta una piscina con más eficacia que un vaso de agua a 70 °C.La cantidad a temperatura baja gana a la calidad a temperatura alta.

La energía térmica depende de la masa de un cuerpo y de lo agitadas que estén las partículas que lo componen.

Energía térmica = masa + temperatura

Un cuerpo a 25 °C con una superficie de intercambio térmico cuarenta veces mayor que la de un cuerpo caliente a 70 °C encierra bastante más energía térmica.

Esa masa mayor unida a unas temperaturas que se mantienen bajas, cercanas a la de la piel, es lo que llamamos confort térmico.

Lo que sentimos es el enlace entre la idea de calor y la idea de temperatura.

Aquí va un experimento breve para verlo.

Tome tres recipientes de igual volumen, cada uno a una temperatura distinta.

Meta la mano izquierda en el de 5 °C y la derecha en el de 35 °C, durante treinta segundos.

Saque después las dos manos y métalas en el recipiente del medio, cuya agua está a 20 °C.

¿Qué va a sentir?

La mano izquierda registrará una sensación de calor, mientras que la derecha registra una sensación de frío. Y sin embargo el recipiente está a 20 °C para las dos manos.

Lo que demuestra que lo que sentimos es una sensación verdadera y aun así equivocada en términos térmicos, y que calor y temperatura son dos cosas distintas.

El confort térmico es una relación estrecha entre la masa de un cuerpo y su temperatura.

Un techo radiante ofrece la mayor superficie posible de intercambio térmico a la temperatura más baja posible.

Ese encaje entre superficie y temperatura de trabajo, junto con la ausencia de todo obstáculo a la difusión de esa energía, es lo que hace del techo radiante la forma de calefacción más eficaz de las disponibles.

Pone a trabajar los mismos principios que rigen el efecto de la luz del sol, que es de donde viene nuestra idea de confort en primer lugar.