¿Qué relación existe entre la caloría y el julio?

El nombre «caloría» como unidad de calor se debe a la antigua teoría del calórico, en la que el calor se consideraba un fluido que podía expandirse por todas las partes de una sustancia. La caloría no es una unidad del Sistema Internacional de Unidades (SI, aceptado internacionalmente y que en España se establece como sistema legal de medidas). Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius (de 15°C a 16°C) la temperatura de 1 gramo de agua. Esta definición da origen a la escala de los calores específicos (una para cada sustancia), que para el agua es 1 cal/g °C.

La relación del calor con el movimiento

Aunque esta unidad fue ampliamente utilizada y aún se emplea en algunos contextos no científicos, fue cuestionada a medida que evolucionaban los conceptos de calor, energía, trabajo y las leyes de conservación de la energía. La idea del calor como fluido fue puesta en duda por Benjamín Thompson, Conde de Rumford (1753-1814), al observar en la construcción de cañones cómo se producía una gran cantidad de calor al perforar las piezas para fabricar el hueco interior (el alma). Esto lo llevó a relacionar el calor con el movimiento.

Posteriormente, Julius Robert Mayer (1814-1878), en sus trabajos sobre la conservación de la energía, observó que el calor no solo estaba asociado al movimiento y al rozamiento, sino que también se producía un descenso de temperatura cuando un gas se expandía y empujaba un cilindro, es decir, cuando se producía un trabajo mecánico. Este fue el momento en que se estableció la relación entre calor y trabajo, dando origen al concepto moderno de calor. El calor es la energía «en tránsito» de un cuerpo a otro que están a diferentes temperaturas, similar a cómo hay un intercambio de energía entre dos sistemas mediante un proceso mecánico (trabajo).

Julio se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton al mover un objeto una distancia de un metro, y es la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Desde entonces, se consideró que tanto el calor como el trabajo eran manifestaciones similares de un intercambio energético, por lo que su unidad debería ser la misma: el julio. En ese momento, Mayer llegó a calcular la relación entre la caloría y el julio, estableciendo que 1 cal = 3,6 J. En la actualidad, esta equivalencia está cifrada en 1 cal = 4,187 J.

Usos y aplicaciones

En cuanto a sus aplicaciones, la caloría se usa principalmente en el ámbito de la nutrición para medir el contenido energético de los alimentos. Mientras que el julio se utiliza en diversos campos científicos y de ingeniería para medir energía, trabajo y calor en un contexto más amplio y estándar.

Imagen. Termómetro. Fuente: Pixabay