Objetivo:
Describir y explicar la conducción térmica.
Describir y explicar la convección.
Describir el proceso de transferencia de calor por radiación.
Dar ejemplos de su entorno de fenómenos de la forma de transmisión del calor por conducción, convección
y radiación.
Transferencia de calor.- En física, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos
cuerpos,
o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección,
radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir
que uno de los mecanismos
predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente
por conducción,
el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe
calor
del Sol casi exclusivamente por radiación.
Conducción
En los sólidos el calor se propaga por conducción. La conducción es la forma que tiene el calor de
propagarse por los sólidos.
La agitación de las moléculas próximas al foco de calor se propaga a las moléculas vecinas sin
que se muevan de lugar. Hay
sólidos que son buenos conductores del calor, como los metales, y otros que conducen con dificultad el calor, como
la madera
o el corcho. Por eso, las paredes de las casas se recubren de estos materiales, para asegurar un buen aislamiento térmico.
El calor también puede ser conducido a través de líquidos y gases. La conducción se verifica
mediante la transferencia de
energía de movimiento entre moléculas adyacentes. En un gas, donde las moléculas más calientes
tienen más energía y movimientos,
se encargan de impartir energía a moléculas colindantes que están en niveles energéticos más
bajos. Este tipo de transferencia
siempre está presente, en mayor o menor grado, en sólidos líquidos y gases en los que exista un gradiente
de temperaturas.
En la conducción, la energía también puede transferirse por medio de electrones libres que
es un proceso muy importante
en los sólidos metálicos.
Convección
En los líquidos y en los gases el calor se propaga por convección. Las moléculas calientes de un líquido
o de un gas tienen
tendencia a elevarse, mientras que las moléculas frías tienden a descender. Así, se forman unas corrientes,
llamadas de convección,
que ayudan a transportar el calor a todas partes. Pueden observarse estas corrientes en un recipiente de agua que se está
calentando echando serrín en él.
La transferencia de calor por convección implica el transporte de calor a través de una fase y el mezclado de
elementos macroscópicos
de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Además, con frecuencia involucra también
el intercambio de energía
entre una superficie sólida y un fluido.
Existe una diferencia entre la transferencia de calor por convección forzada en la que se provoca el flujo de un fluido
sobre
una superficie sólida por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico y la convección
libre o natural, en
la cual un fluido más caliente o más frío que está en contacto con la superficie sólida,
causa una circulación debido a la
diferencia de densidades que resulta del gradiente de temperaturas en el fluido.
Radiación
El calor del Sol llega a la Tierra después de un largo viaje a través del espacio vacío. El calor del
Sol no se propaga
ni por conducción, ni por convección. Esta forma de propagación de la energía calorífica
que no precisa soporte material se
denomina radiación. Este tipo de propagación del calor también se da en lámparas eléctricas.
La radiación es la transferencia de energía a través del espacio por medio de ondas electromagnéticas,
de manera similar
a las ondas electromagnéticas que propagan y transfieren la luz. La transferencia radiante de calor se rige por las
mismas
leyes que dictan el comportamiento de la transferencia de luz. Los sólidos y los líquidos tienden a absorber
la radiación
que está siendo transferida a través de ellos, por lo que la radiación adquiere su principal importancia
en la transferencia
a través del espacio o de gases.
|