Temario de bomberos: conceptos fundamentales sobre magnitudes físicas en química del fuego
Esta entrada forma parte del temario específico de química del fuego que más preguntan en oposiciones de bombero. Aquí tienes resumido y actualizado lo que necesitas de calor, temperatura, escalas y estructura atómica, con tablas comparativas y test oficial.
Índice de contenido:
- Concepto de calor (q), calor de combustión y unidades.
- Concepto de temperatura y medición.
- Diferencia entre calor y temperatura para examen.
- Escalas de temperatura y equivalencias.
- Medición de temperaturas: termómetros y termometría industrial.
- Estructura atómica de la materia, peso atómico y enlace químico.
- Tabla resumen y test gratis.
1. Concepto de calor (q) y energía calorífica
La energía calorífica es una manifestación de energía capaz de producir trabajo, igual que la energía eléctrica, mecánica o química. El calor es consecuencia del movimiento de las moléculas: cuanto mayor es su energía cinética, más violentos son los choques y mayor calor se desprende. Los cuerpos tienden a ceder ese exceso al ambiente.
Podemos medir el calor por sus efectos: variación de temperatura, dilatación o cambio de estado.
Calor de combustión de un material
Es la cantidad de calor liberado por unidad de masa o volumen cuando una sustancia se quema completamente a presión y volumen constantes. Se mide con bomba calorimétrica, midiendo el calor transmitido a una masa conocida de agua. Como patrón de exactitud se usa el intervalo de 14,5 a 15,5 ºC del agua.
| Magnitud | Definición operativa para examen | Unidad SI / clásica |
|---|---|---|
| Caloría | Calor necesario para elevar 1 g de agua 1 ºC (de 14,5 a 15,5 ºC). | 1 cal = 4,186 J |
| Calor específico (ce) | Calor para elevar 1 ºC la unidad de masa de una sustancia. q = ce · m · (t2 - t1) | Agua líquida: 1 cal/g·ºC / 4186 J/kg·K · Hielo: 0,5 cal/g·ºC |
| Calor latente | Calor absorbido o cedido en un cambio de estado sin variar temperatura. | Fusión agua: 80 cal/g · Vaporización: 537 cal/g |
🔥 Concepto crítico de examen - calor:
No confundas calor específico con calor latente. El específico cambia temperatura, el latente cambia estado. En test cae mucho: q = ce · m · Δt solo vale si no hay cambio de estado. Si hay fusión o vaporización, usa calor latente.
Propagación del calor
- Conducción: contacto directo entre moléculas. Típica en sólidos. Lenta, depende de conductividad del material.
- Convección: transporte por movimiento de fluido. Líquidos y gases. Fluido caliente asciende, frío desciende, crea corrientes.
- Radiación: no necesita medio material. Ondas electromagnéticas en línea recta en todas direcciones. Es la que domina en incendios.
2. Concepto de temperatura (t)
La temperatura es una propiedad física intensiva que mide el grado térmico de un cuerpo. El calor fluye siempre de mayor a menor temperatura. Se aprecia como sensación térmica, pero se mide objetivamente con termómetros.
3. Diferencia entre calor y temperatura
Calor es energía en tránsito por diferencia térmica. Temperatura es el nivel térmico, la medida de ese calentamiento. Al aportar calor a un cuerpo, sube su temperatura, salvo que cambie de estado.
Truco de examen: dos cuerpos en la misma habitación (metal y madera) están a la misma temperatura. El metal parece más frío al tacto porque conduce mejor el calor de tu mano, no porque esté más frío. Muy preguntado.
4. Escalas de temperatura y equivalencias
Una escala termométrica se fija con dos puntos fijos: fusión y ebullición del agua a 1 atm. El intervalo entre ellos es el intervalo fundamental. Desde 1948 todas se referencian al punto triple del agua y al cero absoluto.
Escalas que debes memorizar
- Celsius o centígrada (ºC): 0 ºC fusión hielo, 100 ºC ebullición agua. 100 divisiones. La más usada en oposiciones.
- Kelvin (K) - absoluta: cero absoluto en -273,15 ºC. No usa símbolo º. Misma división que Celsius. Conversión: K = ºC + 273,15
- Fahrenheit (ºF): 32 ºF fusión, 212 ºF ebullición. Usada en normas NFPA. Conversión: ºF = ºC·9/5 + 32
- Réaumur (ºR) - en desuso: 0 ºR fusión, 80 ºR ebullición. Solo por si cae historia.
| Conversión rápida | Fórmula examen |
|---|---|
| Celsius a Kelvin | K = ºC + 273,15 |
| Celsius a Fahrenheit | ºF = (ºC × 9/5) + 32 |
| Fahrenheit a Celsius | ºC = (ºF - 32) × 5/9 |
5. Medición de temperaturas: termómetros
La medición se basa en que muchas propiedades varían con la temperatura, sobre todo el volumen (v = m/d). Por eso la mayoría de termómetros miden dilatación de líquido o gas.
Tipos principales
| Tipo de termómetro | Rango y precisión | Uso en bomberos / industria |
|---|---|---|
| Dilatación líquidos (Hg, alcohol) | Hg: -39 a 357 ºC. Alcohol: hasta -70 ºC | Clínico, laboratorio básico |
| Gas a volumen constante | -250 a 1000 ºC, alta sensibilidad | Patrón científico, no industrial |
| Bimetálico | 50 a 1000 ºC, error 2% | Cuadros, hornos |
| Resistencia eléctrica (Pt100) | -250 a 1000 ºC, 0,01-0,1 ºC | Alta precisión |
| Par termoeléctrico | -200 a 2000 ºC, 2-10 ºC | Hornos, incendios |
| Pirómetro óptico / radiación | 700 a 3000 ºC, error 0,5-2% | Coladas, flashover |
6. Estructura atómica de la materia para química del fuego
Toda la materia está formada por átomos, con estructura similar a un sistema planetario. Comprenderlo es clave para entender combustión, radicales libres y reacciones en cadena del fuego.
Partes del átomo
- Núcleo: compacto, formado por protones (carga + y masa 1) y neutrones (sin carga, masa 1).
- Corteza o nube electrónica: electrones (carga -, masa casi despreciable) en orbitales girando alrededor del núcleo.
⚠️ Dato actualizado para examen:
Actualmente hay 118 elementos confirmados en la tabla periódica. Recuerda para test: número atómico (Z) = número de protones (igual a electrones en átomo neutro) y número másico (A) = protones + neutrones.
| Concepto | Definición correcta |
|---|---|
| Peso atómico | Masa media relativa respecto a 1/12 del carbono-12. Ej: C = 12, O = 16. |
| Peso molecular | Suma de pesos atómicos de la molécula. Ej: H2O = 18 |
| Mol | Cantidad cuya masa en gramos = peso molecular. Contiene 6,022×10²³ entidades (Avogadro). |
| Enlace químico | Fuerza que une átomos: iónico (cesión), covalente (comparten), metálico. |
| Radical libre | Fragmento con electrón desapareado, muy reactivo, vida breve. Propaga reacción en cadena del fuego. Clave para extinción. |
Los electrones de la capa externa determinan la reactividad. Los átomos buscan 8 electrones en capa externa (regla del octeto, como gases nobles) cediendo, ganando o compartiendo electrones. La valencia es el número de electrones que gana/pierde/comparte.
Resumen rápido para examen
- Calor ≠ temperatura: calor es energía (J, cal), temperatura es nivel térmico (ºC, K).
- Fórmulas que caen: q = ce·m·Δt y K = ºC + 273,15
- Calor latente: 80 cal/g fusión, 537 cal/g vaporización del agua.
- Radiación domina en incendio: no necesita medio, línea recta.
- 118 elementos y Z = nº protones.
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