TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN, CONVECCION, RADIACIÓN
INSTITUTO NACIONAL DE JALAPA
Transferencia
de energía por conducción, convección y radiación
Transmisión
del calor
Es el 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.
Formas
de la transmisión del calor
El calor producido por un foco calorífico
puede transmitirse por todo el espacio que lo rodea. Esta
transmisión o propagación se puede dar por
conducción, convección y radiación. Aunque estos procesos
pueden suceder simultáneamente, uno puede
predominar sobre los otros.
Conducción
La conducción es la transmisión del calor a través de una sustancia, gracias a las colisiones de sus moléculas. El lugar donde los dos objetos se ponen en contacto, las moléculas del objeto caliente, que se mueven más deprisa, colisionan con las del objeto frío, que se mueven más despacio. A medida que colisionan las moléculas rápidas dan algo de su energía a las más lentas. Estas a su vez colisionan con otras moléculas en el objeto frío. Este proceso continúa hasta que la energía del objeto caliente se extiende por el objeto frío.
Convección
La convección es la forma de propagación del calor en los fluidos, es decir, en los líquidos y en los gases.La convección tiene lugar cuando áreas de fluido caliente ascienden hacia las regiones de fluido frío.Cuando esto ocurre, el fluido frío desciende tomando el lugar del fluido caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación, denominada corriente de convección, en la que el calor se transfiere a las regiones frías.
Para apreciar la convección, observa cuando hierve agua en una olla. Las burbujas que se ven son regiones calientes de agua que ascienden hacia regiones más frías de la superficie. Probablemente estés familiarizado con la expresión: “el aire caliente sube y el frío baja”, que es un descripción del fenómeno de convección en la atmósfera. El calor en este caso se transfiere por la circulación del aire.
Puede haber conducción de calor dentro de un mismo material y entre materiales diferentes que están en contacto directo. Los materiales que conducen bien el calor se conocen como conductores térmicos.Los mejores conductores son los metales. Entre los metales comunes la plata es el mejor conductor, seguida del cobre, el aluminio y el hierro.
La conducción se explica en función de las colisiones entre los átomos o moléculas y de los movimientos de electrones unidos débilmente a los átomos. En la barra de hierro la flama hace que los átomos del extremo que se calienta vibren más aprisa. Estos átomos vibran contra los átomos vecinos
y éstos hacen lo mismo a su vez. Algo aún más importante es que los electrones libres que pueden desplazarse por el metal se ven forzados agitarse y a transferir energía en virtud de sus colisiones con los átomos y con otros electrones libres dentro de la barra.Los materiales que se componen de átomos con electrones exteriores ‘‘libres’’ son buenos
conductores del calor (y también de la electricidad). Puesto que los metales tienen los electrones exteriores más ‘‘libres’’, son los mejores conductores del calor y de la electricidad.
Toca un objeto metálico y un trozo de madera que estén cerca de ti. ¿Cuál de los dos se siente más frío? ¿Cuál de ellos está realmente más frío?
El calor de la flama hace que los átomos y los electrones libres de un extremo de la barra
metálica se mueven más aprisa y se agiten contra otros, los cuales hacen lo mismo a
su vez y aumentan la energía de los átomos vecinos, y así, a lo largo de toda la barra.
Tus respuestas deben ser distintas. Si los materiales están en el mismo entorno, deben tener la misma temperatura: la temperatura ambiente. Así pues, ninguno de los dos está
más frío en realidad. No obstante, el metal se siente más frío porque es mejor conductor; el calor pasa fácilmente de tu mano caliente hacia el metal frío. Por otro lado, la madera es un mal conductor. Se transmite poco calor de la mano hacia la madera, por lo que la mano
no percibe que está tocando algo más frío. La madera, la lana, la paja, el papel, el corcho y la espuma de poliestireno son malos conductores del calor; en cambio, son buenos aislantes porque retardan la transferencia de calor. Un mal conductor es un buen aislante.
El piso de loseta parece frío a los pies descalzos, mientras que la alfombra, que está a la misma temperatura, se siente tibia. Esto se debe a que la loseta es mejor conductora que la alfombra.Radiación
La radiación es la forma de propagación del
calor en el vacío. La radiación es un método de transferencia de calor que no precisa de contacto entre la
fuente y el receptor del calor. Por ejemplo, podemos sentir el calor del Sol, aunque no podemos tocarlo. El
calor se puede transferir a través del espacio vacío en forma de radiación térmica.
La radiación es, por tanto, un tipo de
transporte de calor que consiste en la propagación de ondas electromagnéticas que
viajan a la velocidad de la luz en el vacío.
Radiación
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