El fenómeno de la transferencia de calor puede ocurrir a través de tres mecanismos posibles que son: conducción, convección y radiación. 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.
Consiste en el flujo de calor a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas, de los electrones libres y por choques entre ellas. Las moléculas y los electrones libre de la fracción de un sistema con temperatura alta vibran con más intensidad que las moléculas de otras regiones del mismos sistema o de otros sistemas en contacto con en contacto con temperaturas mas bajas. Las moléculas con una velocidad más alta chocan con las moléculas menos excitadas y transfieren parte de su energía a las moléculas con menos energía en las regiones más frías del sistema. Las moléculas que absorben el excedente de energía también adquirirán una mayor velocidad vibratoria y generarán más calor (la energía potencial absorbe calor y la energía cinética emite calor).
Los metales son los mejores conductores térmicos; mientras que los materiales no metálicos son conductores térmicos imperfectos.
La conducción del calor a través de un metal depende de lo siguiente:
- Diferencia de temperatura energía T = Tf - To entre los puntos que se propagará el calor.
- La distancia (d) entre los puntos citados.
- El área (A) de la sección transversal del cuerpo a través de la cual se propagará.
- El intervalo (TAU) del tiempo que permanecerá la transferencia de calor.
- Constante (K) coeficiente de conectividad térmica del material por el cual se propagará.
- Cantidad de calor (Q) que se transfiere entre dos puntos
Q = (K) (A) (Tf - To) TAU/d
Tabla de conductividad térmica
Elemento Valor
plata 1.01
cobre 0.92
oro 0.70
aluminio 0.48
hierro 0.16
mercurio 0.14
vidrio 0.002
agua 0.001
aire 0.00005
Convección
Es el tránsito de calor mediante corrientes dentro de un fluido ya sea líquido, gaseoso, o sea que la convección es el desplazamiento de masas de algún líquido o gas. Cuando un masa de un fluido se calienta al estar en contacto con una superficie caliente, sus moléculas se separan y se dispersan, causando que la masa del fluido llegue a ser menos densa.
Cuando llega a ser menos denso se desplazará hacia arriba u horizontalmente hacia una región más fría, mientras que las masas menos calientes, pero más densas, del fluido descenderán a se moverán en un sentido opuesto al del movimiento de la masa más caliente (el volumen del fluido menos caliente es desplazado por el volumen más caliente). Mediante este mecanismo los volúmenes más calientes transfieren calor a los volúmenes menos calientes de ese fluido (un líquido o un gas).
ejemplo: cuando calentamos agua en una estufa, el volumen de agua en el fondo de la olla adquirirá el calor por conducción desde el metal de la olla y se hará menos denso. Entonces, al ser menos denso, se moverá hacia la superficie de agua y desplazará a la masa superior menos caliente y más densa hacia el fondo de la olla, este fenómeno lo observamos claramente al moverse el agua.
radiación
Es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el sol se puede intercambiar entre la superficie solar y la superficie de la tierra sin calentar el espacio de transición.
por ejemplo: si colocamos un objeto (tal como una moneda, un coche o a nosotros mismos) bajo los rayos del sol directos; al poco tiempo notaremos que el objeto se calentará. El intercambio de calor entre el sol y el sujeto ocurrirá por medio de radiación,
Física 2 paginas: 30-33
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