Agua y Hielo, Agua y Vapor

¿Por qué tanta energía puesta sobre una sustancia durante un cambio de fase, no ha cambiado su temperatura?

La idea clave es que la temperatura no mide la energía interna completa de una sustancia, sino solamente la parte de energía cinética traslacional. Durante un cambio de fase, la energía se va a la parte de energía potencial, ya sea tomando o añadiéndose a la energía asociada con las atracciones moleculares.

Agua y Hielo a 0ºC.

La constancia de la temperatura en 0ºC y 100ºC, cuando el agua va pasando a través de su cambio de fase, nos proporciona alguna visión sobre la naturaleza de la energía interna del agua, del hielo, del vapor y sobre la naturaleza de la temperatura. El hecho de que se agreguen grandes cantidades de energía para llevar a cabo la fusión o la vaporización sin un cambio en la temperatura, muestra que la temperatura no mide toda la energía interna del agua -de hecho solamente es una medida de la energía cinética de traslación de las moléculas del agua-. El gran tamaño de la energía del cambio de fase, indica que hay una gran cantidad de energía potencial asociada con las fuerzas intermoleculares entre las moléculas del agua. Durante los cambios de fase de fusión y vaporización, la energía entra en la ruptura de los lazos sólidos o líquidos, reduciendo la energía potencial de unión, en la medida de la cantidad de energía de cambio de fase, y por lo tanto no cambia el promedio de la energía cinética de traslación que refleja la temperatura.

Acero y Madera a 0ºC.

El sentido del tacto no es un termómetro fiable, porque la sensación de "calor" o "frialdad" de una superficie depende de otros factores ademas de la temperatura. Lo más notable es la conductividad térmica del objeto tocado, la cual juega un papel importante en la percepción del calor o frío que se siente. Con los dos objetos a 0ºC., el acero se siente más frío que la madera debido a que su conductividad térmica es mucho mayor, y por tanto se lleva el calor de los dedos mas rapidamente. Si ambos objetos se encuentran a 100ºC., muy superior a la temperatura corporal, también se sentirá más calor con el acero que con la madera, ya que conducirá la energía calorífica hacia el dedo con mucha más rapidez.