Temperatura > 02 - Transmisión de calor

Se llama transmisión de calor al paso de energía térmica de un lugar a otro. Esta transmisión puede ocurrir de tres formas diferentes: conducción, convección y radiación.

Conduciendo

Es el proceso de transmisión de calor en el que la energía térmica pasa de un lugar a otro a través de las partículas del medio que los separa. En la conducción, el paso de la energía térmica de una región a otra se produce de la siguiente manera: en la región de mayor temperatura, las partículas están más energizadas, vibrando con mayor intensidad; así, estas partículas transmiten energía a partículas vecinas, menos energizadas, que comienzan a vibrar con mayor intensidad; Estos, a su vez, transmiten energía térmica a los siguientes, y así sucesivamente.

Observemos que, si no existieran las partículas constituyentes del medio, no habría conducción de calor. Por lo tanto:

La conducción de calor es un proceso que requiere la presencia de un medio material para llevarse a cabo, y no puede ocurrir en el vacío (un lugar libre de partículas).

El calor se propaga a través de la pared del horno de una pizzería.

Convección

Para ilustrar la convección, imaginemos una habitación donde encendemos un calentador eléctrico que está colocado en el suelo, en el centro de la habitación.

El aire alrededor del calentador se calienta y se vuelve menos denso que el resto. Como resultado, sube y el aire frío desciende, intercambiando la posición del aire caliente que sube con el aire frío que desciende. Este movimiento de masas fluidas se llama convección y las corrientes de aire que se forman son corrientes de convección.

En la habitación, el aire caliente (menos denso) sube, mientras que el aire frío (más denso) desciende.

Por tanto, la convección consiste en movimientos de masas fluidas, cambiando de posición. Tengamos en cuenta que no tiene sentido hablar de convección en el vacío.

Así, podemos afirmar que la convección sólo ocurre en fluidos (líquidos, gases y vapores), y no puede ocurrir en sólidos ni en el vacío.

La convección puede ser natural, cuando está provocada por diferencias de densidad debidas a la diferencia de temperatura entre las masas fluidas, o forzada, cuando está provocada por bombas o ventiladores.

Observemos que en la convección no hay paso de energía de un cuerpo a otro, sino que sólo estos cuerpos cambian de posición.

Por tanto, concluimos que, estrictamente hablando, la convección no es un proceso de transmisión de calor, ya que no hay paso de energía de un cuerpo a otro.

Ejemplos:

I) Aire acondicionado y calentador eléctrico.

En verano, el aire acondicionado introduce aire frío en las habitaciones desde arriba. De esta forma, debido a su mayor densidad, el aire frío desciende provocando la circulación del aire contenido en la habitación.

La unidad de aire acondicionado debe colocarse en la parte superior de la pared de la habitación.

En invierno, el aire calentado por la estufa eléctrica debe producirse en la parte inferior de la habitación.

Tenga en cuenta que si se hiciera lo contrario, el aire frío (más denso) se quedaría abajo y el aire caliente (menos denso) se quedaría arriba, sin circulación de aire.

II) Brisas costeras

En la orilla del mar, la arena, que tiene un calor específico mucho menor que el agua, se calienta más rápidamente que el agua durante el día y se enfría más rápidamente durante la noche.

Por tanto, tenemos:

DURANTE EL DÍA:
El aire cercano a la arena se vuelve más cálido que el resto y asciende, dando origen a una corriente de aire desde el agua hacia la tierra. El viento que, durante el día, sopla del mar a la tierra.

Durante el día, la brisa sopla de mar a tierra.

DURANTE LA NOCHE:
El aire cercano a la superficie del agua se enfría menos que el resto. Como resultado, se calienta más que el resto y asciende, dando origen a una corriente de aire de la tierra al agua. Es el viento que, durante la noche, sopla desde la tierra hacia el mar.

Durante la noche, la brisa sopla de tierra a mar.

III) Refrigerador doméstico

En los frigoríficos, el congelador siempre se coloca en la parte superior, de modo que el aire se enfría en su presencia y desciende, dando paso al aire más cálido, que sube.

En los frigoríficos domésticos, los alimentos se enfrían mediante aire frío, que desciende por convección. Los estantes están realizados en rejillas (no macizas) para permitir la convección del aire en el interior del frigorífico.

Radiación

Es el proceso de transmisión de calor a través de ondas electromagnéticas (ondas de calor). La energía emitida por un cuerpo (energía radiante) se propaga al otro, a través del espacio que los separa.

Al ser una transmisión de calor realizada por ondas electromagnéticas, la radiación no requiere la presencia de un medio material para producirse, es decir, la radiación se produce en el vacío y también en ambientes materiales.

Sin embargo, no todos los medios materiales permiten que las ondas de calor se propaguen a través de ellos.

De esta forma, podemos clasificar los medios materiales en:

Diatermas:

Estos son los medios que permiten que las ondas de calor se propaguen a través de ellos (son medios que son transparentes a las ondas de calor).

Ej.: aire atmosférico.

Atérmico:

Estos son los medios que no permiten que las ondas de calor se propaguen a través de ellos (estos son medios opacos a las ondas de calor).

La energía térmica proviene del Sol a través de ondas electromagnéticas.

Como ejemplo de radiación podemos mencionar la energía solar que recibimos a diario, la energía que emite una chimenea que nos calienta en invierno, la energía que emite una lámpara de incandescencia, cuyo efecto efectivamente sentimos cuando nos acercamos a ella. , etc.

Toda la energía radiante, transportada por ondas de radio, infrarrojos, ultravioleta, luz visible, rayos X, rayos gamma, etc., puede convertirse en energía térmica mediante absorción. Sin embargo, sólo las radiaciones infrarrojas se denominan ondas de calor o radiaciones caloríficas.