TRANSFERENCIA DE CALOR
Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro.
Esto ocurre cuando dos sistemas que se encuentran a distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor temperatura al de menor, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas.
El proceso de la transferencia de calor es indetenible (no se lo puede frenar) aunque ralentizable (se puede desacelerar), empleando barrares y aislantes. Pero siempre que exista una diferencia de calor en el universo, el calor tenderá a transferirse a través de los medios disponibles. Dependiendo de ellos, dicha transferencia podrá darse por tres modos: conducción, convección y radiación.
TIPOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR:
CONDUCCIÓN:
Se llama conducción a la transferencia de calor mediante el contacto directo de las partículas de un material con las de otro, sin transferir materia entre los cuerpos.
La cantidad de calor que se transfiere mediante la conducción está determinada por la Ley de Fourier, según la cual la velocidad de transferencia del calor a través de un cuerpo es proporcional al gradiente de temperatura que existe en él.
Un ejemplo sencillo se ve en una cocina eléctrica: la hornalla se calienta por efecto de las resistencias eléctricas y ese calor es transferido por conducción a la sartén que depositamos sobre ella y, a su vez, la sartén hará lo mismo con los alimentos que cocinamos.
CONVECCIÓN:
La convección es semejante a la conducción, excepto que ocurre en los casos en que un fluido recibe calor y se mueve para transmitirlo dentro de un espacio donde está contenido. La convección es el transporte de calor por medio del movimiento de un fluido, sea gaseoso o líquido.
Dicha transferencia se da en los términos planteados por la Ley del enfriamiento de Newton, que establece que un cuerpo pierde su calor a un ritmo proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores.
Un claro ejemplo de ello ocurre cuando calentamos agua en un recipiente. El calor transferido por conducción del recipiente al líquido calentará las porciones que estén en contacto directo con él, que ascenderán y forzarán a otras porciones frías del líquido a ocupar su lugar, calentándose así uniformemente el agua.
RADIACIÓN:
El último tipo de transferencia de calor es también el único que puede darse en ausencia de contacto y, por ende, también de un medio físico, o sea, en el vacío.
Esto se debe a que su origen está en el movimiento térmico de las partículas cargadas de la materia, que desencadena la emisión de partículas electromagnéticas, es decir, de radiación térmica, siendo su intensidad dependiente de su temperatura y la longitud de onda de la radiación considerada.
Generalmente, los cuerpos en esta situación emiten radiación ultravioleta, pero a partir de ciertas temperaturas pueden emitir radiación en el espectro visible, o sea, luz. La cantidad de calor irradiada de esta manera puede determinarse por la Ley de Stefan-Boltzmann.
A diario observamos el mejor ejemplo de radiación térmica: el Sol. A pesar de hallarse a 149,6 millones de kilómetros de nuestro planeta, la temperatura del Sol es tan alta que irradia hacia el espacio enormes cantidades de luz y de calor. Ambas cosas alcanzan la superficie terrestre y la mantienen caliente e iluminada, con longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, pasando obviamente por todo el espectro visible.
CONCEPTOS BÁSICOS PARA COMPRENDER LA TRANSFERENCIA DE CALOR:
FLUJO DE CALOR:
Es la medida de la transferencia de energía,que es causado por una diferencia de temperatura y conduce al equilibrio de temperatura entre las sustancias.
ENERGÍA CÁLORICA:
Es el tipo de energía que se libera en forma de calor. Al estar en tránsito constante, el calor puede pasar de un cuerpo a otro (cuando ambos tienen distinto nivel calórico) o ser transmitido al medio ambiente.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA:
Es una propiedad de ciertos materiales capaces de transmitir el calor, es decir, permitir el paso de la energía cinética de sus moléculas a otras sustancias adyacentes. Se trata de una magnitud intensiva, inversa a la resistividad térmica (que es la resistencia de ciertos materiales a la transmisión del calor por sus moléculas).
DIFUSIVIDAD TÉRMICA:
Con unidades DE mm2/s es una propiedad específica de cada material para caracterizar conducción de calor en condiciones no estacionarias. Éste valor describe cuán rápido un material reacciona a un cambio de temperatura.
COEFICIENTE DE PELICULA:
Tambien llamado coeficiente de convección, representado habitualmente como h, cuantifica la influencia de las propiedades del fluido, de la superficie y del flujo cuando se produce transferencia de calor por convección.
LEY DE KIRCHHOFF DE RADIACIÓN TERMICA:
"Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción".
CUERPO NEGRO:
se refiere a un objeto o sistema que absorbe toda la radiación incidente sobre él, y re-irradia energía que es característica solamente de este sistema radiante, no dependiendo del tipo de radiación que incide sobre ella. La energía radiada puede considerarse que está producido por ondas estacionarias, o modos resonantes de la cavidad que está irradiando.
Es un número adimensional que mide el aumento de la transmisión de calor desde una superficie por la que un fluido discurre (transferencia de calor por convección) comparada con la transferencia de calor si ésta ocurriera solamente por conducción.
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