El calor
es una de las múltiples formas en que se manifiesta la energía, y la
transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en
forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo
que estén a temperaturas desiguales. La transferencia de calor ocurre mediante
convección, radiación y conducción. Estas tres formas pueden producirse a la
vez, aunque por lo regular predomina una de ellas. Existen tres maneras en las que la energía
térmica se propaga de unos cuerpos a otros: conducción, convección y radiación.
Cuando se produce una
transferencia de Calor, se intercambia energía en forma de calor entre
distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a
distinta temperatura. No confundir calor con temperatura: calor es la energía
que poseen los cuerpos y temperatura es la medición de dicha energía. El calor
puede transmitirse por radiación, propagarse por conducción o desplazarse por
convección. El calor se puede transferir mediante convección, radiación o
conducción. Aunque estos tres procesos pueden ocurrir al mismo tiempo, puede
suceder que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo,
el calor se trasmite 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.
Existen
3 mecanismos por los cuales los cuerpos intercambian su energía térmica:
Conducción, convección y radiación.
Conducción
|
|
- Buenos
conductores térmicos: Poseen una alta conductividad
- Malos
conductores térmicos: Poseen una baja conductividad
En el ejemplo anterior de equilibrio
térmico, las dos cajas intercambian calor por conducción. (Fernández, s.f.)
En los sólidos el calor se transfiere
por conducción. Si calentamos el extremo de una varilla metálica, después de
cierto tiempo percibimos que la temperatura del otro extremo asciende, o sea,
el calor se transmitió hasta el extremo opuesto por conducción. Se cree que
esta forma de transferencia de calor se debe, en parte, al movimiento de los
electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura
entre dos puntos del objeto. Esta teoría explica, especialmente en el caso de
los metales, por qué los buenos conductores del calor. La plata, el oro y el
cobre conducen bien el calor, o sea, tienen conductividades térmicas elevadas,
pero la madera, el vidrio y el amianto tienen conductividades cientos e incluso
miles de veces menores y se conocen como aislantes térmicos.
Convección
Se produce
en líquidos y gases. En este caso si existe transporte de materia. El calor se
propaga debido a unas corrientes denominadas corrientes de convección que
se producen entre las distintas partes de la sustancia. Aquellas a mayor
temperatura (por estar en contacto con la fuente de calor) disminuyen su densidad respecto a las más
frías. Las partes menos densas (más calientes) se desplazan a las capas altas y
las más densas (más frías) a las bajas. Al cabo del tiempo, se repite el
proceso al enfriarse las capas superiores y calentarse las inferiores, dando
lugar así a una corriente de convección. Este fenómeno se da, por ejemplo,
cuando calentamos un agua en una olla. (Fernández, s.f.)
Si provocamos una diferencia de
temperatura dentro de una masa líquida o gaseosa se producirá un movimiento del
fluido que transfiere calor por convección de la parte más caliente hacia la
menos caliente. Esta transferencia cesará cuando toda la masa del fluido haya
alcanzado igual temperatura. A este movimiento contribuye la diferencia de
densidad del fluido, ya que cuando una porción de este se calienta su densidad
suele disminuir y asciende, mientras que el fluido más frío y más denso
desciende con lo que con lo que se inicia el movimiento circulatorio que
permite la homogenización de la temperatura. Por eso los acondicionadores y
refrigeradores de aire deben instalarse cerca del techo y los radiadores de
calor a poca altura del piso de la habitación. Las corrientes de convección
hacen que una sustancia tan mala conductora como el agua se calienta
relativamente rápido. Estas también originan las brisas marinas, ya que al
incidir los rayos del sol sobre la tierra, esta se calienta más rápido que los
océanos y mares, ello hace que el aire sobre la superficie de la tierra se
caliente más rápido, ascienda y el aire sobre la superficie del mar ocupe su
lugar. (EcuRed contributors, 2013)
Radiación
Se produce por la propagación de
energía electromagnética a través del espacio. No es necesaria la presencia de
materia. Por ejemplo, cuando el Sol calienta la Tierra, su energía recorre una
gran distancia en el espacio vacío. El sol es un claro ejemplo de cuerpo que
emite radiación electromagnética debido a su temperatura. Sin embargo todos los
cuerpos, por el hecho de encontrarse a cierta temperatura, emiten radiación térmica. Dicha
radiación es de naturaleza electromagnética y, en el caso de los cuerpos muy
calientes, como el sol, está dentro del rango de luz visible. Para otros
objetos la radiación es invisible a nuestros ojos.
La
propagación del calor por radiación presenta una diferencia fundamental respecto
a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no
tienen que estar en contacto, sino pueden estar separadas aún por el vacío. La
radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos
relacionados con lasondas electromagnéticas. La radiación transfiere calor por
radiación electromagnética (en especial infrarroja) y es el principal mecanismo
mediante el cual el Sol calienta a la Tierra. En las montañas, cuando el sol
asciende por el horizonte, se percibe el calor tan pronto como el sol se hace
visible. A este calor, se le denomina calor radiante y está constituido por
ondas electromagnéticas con longitud de onda un poco mayor que la del espectro
visible y que también viajan a la velocidad de la luz. A estas se les denomina
rayos infrarrojos y son invisibles al ojo humano. Un ejemplo común de la
propagación del calor por radiación lo constituyen las hogueras utilizadas como
medio de calefacción en los hogares. Contrario a la creencia generalizada, el
calor que llega a la habitación desde la chimenea es casi todo en forma de
radiación infrarroja emitida por las llamas, brazas y paredes calientes.
Véase también en:
https://www.ecured.cu/index.php?title=Propagaci%C3%B3n_del_calor&oldid=1996682
https://www.fisicalab.com/apartado/calor#contenidos
Véase también en:
https://www.ecured.cu/index.php?title=Propagaci%C3%B3n_del_calor&oldid=1996682
https://www.fisicalab.com/apartado/calor#contenidos
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