Formas de transmisión del calor
De Solarpedia
El calor es una energía degenerada. Al calor se le asigna este atributo porque la Energía se puede transformar completamente en calor, pero no al revés. De ahí, que si existiese una máquina térmica que funcionase, de manera cíclica, transformando calor en energía y viceversa, al cabo de unos cuantos ciclos dejaría de funcionar, puesto que nos quedaríamos sin calor para transformar en energía. Un ejemplo muy ilustrativo es el siguiente. Si un cuerpo de masa No se pudo entender (error desconocido): m
se está moviendo a una determinada velocidad, presenta una energía cinética No se pudo entender (error desconocido): E_c
que viene dada por la ecuación: No se pudo entender (error desconocido): E_c = \frac {1}{2} m v^2
. En este caso todas las partículas que forman el cuerpo se mueven en la misma dirección y sentido. Cada una de esas partículas contribuye, con su masa y su velocidad (la misma para todas) a una porción de la energía cinética total del cuerpo. Es una energía ordenada puesto que todas las partículas contribuyen a la No se pudo entender (error desconocido): E_c
en el mismo sentido y dirección.
Imaginemos que ese cuerpo roza con la superficie sobre la que se desplaza. Al cabo de un cierto tiempo, el cuerpo termina parándose.
¿Dónde ha ido a parar la energía que tenía el cuerpo en forma de No se pudo entender (error desconocido): E_c
? Pues parte de esa energía ha ido a parar a la superficie sobre la que rozaba el cuerpo, en forma de calor. Aumentando ligeramente la temperatura de esta. Y otra parte a ido a parar a él mismo. En forma de un incremento en el movimiento caótico de las partículas que lo forman. Esas partículas ya se movían, pero ahora lo harán, por término medio, de manera más rápida.
Esa energía se ha transformado. Ha pasado de ser ordenada. Todas las partículas en la misma dirección y sentido, a ser desordenada. Más agitación o vibración de las partículas que la que había originalmente. Pero en realidad, lo que ahora tiene el cuerpo, es más energía. Un tipo de energía que la termodinámica denomina energía interna. No tiene más calor. Tiene más energía. El calor se puso de manifiesto cuando se estaba transformando de energía cinética, en un aumento de la energía interna del cuerpo.
Se dice que el calor es una energía en tránsito. Una energía que fluye, transita, o pasa de un cuerpo caliente a otro frío, cuando están puestos en contacto a través de una pared diatérmica (pared que permite el flujo de calor). El cuerpo frío también cede calor al caliente, lo que ocurre es que el balance neto de paso de calor entre dos cuerpos a distinta temperatura siempre tiene, como resultado global el paso neto de calor del cuerpo de mayor temperatura, al de menos.
El lenguaje cotidiano es poco riguroso, por eso a veces se confunde la energía interna con el calor. Inclusive, en muchos manuales de placas térmicas se pueden leer frases como: el calor es un estado energético de agitación molecular que se transmite de unos cuerpos a otro.
Los mecanismos de transmisión del calor se pueden agrupar en tres formas básicas diferentes:
- Conducción
- Convección
- Radiación
En un fenómeno real, ninguno de estos mecanismos está ausente, lo que ocurre es que el proporción de un mecanismo, con respecto a los demás es muy acusada. Por ejemplo. Si se caliente un trozo de metal mediante un espejo solar. La gran mayoría del calor llega en forma de radiación, pero si la muestra es de tamaño considerable, en el interior del metal intervendrá el mecanismo de transmisión de conducción. Si además dicho cuerpo se encuentra al aire, la masa de aire colindante estará más caliente en las inmediaciones de la superficie del metal que la que está unos centímetros más alejada. Como el aire caliente es menos denso que el frío aparecerán fenómenos de convección natural que provocarán un movimiento en dicha masa de aire.
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|Acero||47-58||Corcho||0,04-0,30||Mercurio||83,7
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|Agua||0,58||Estaño||64,0||Mica||0,35
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|Aire||0,02||Fibra de vidrio||0,03-0,07||Níquel||52,3
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|Alcohol||0,16||Glicerina||0,29||Oro||308,2
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|Alpaca||29,1||Hierro||1,7||Parafina||0,21
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|Aluminio||209,3||Ladrillo||0,80||Plata||406,1-418,7
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|Amianto||0,04||Ladrillo refractario||0,47-1,05||Plomo||35,0
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|Bronce||116-186||Latón||81-116||Vidrio||0,6-1,0
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|Cinc||106-140||Litio||301,2||||
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|Cobre||372,1-385,2||Madera||0,13||||
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--200.42.167.65 21:14 25 jun 2008 (CEST)
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Convección
Si consideramos un material fluido (en estado líquido o gaseoso), el calor, además de transmitirse a través del material (conducción), puede ser "transportado" por el propio movimiento del fluido. Si el movimiento del fluido se produce de forma natural, por la diferencia de temperaturas (aire caliente sube, aire frío baja), la convección es natural, y si el movimiento lo produce algún otro fenómeno (ventilador, viento), la convección es forzada. Este último mecanismo es mucho más eficaz a la hora de transmitir el calor. De ahí, que los mecanismos del circuito de refrigeración de un vehículo cuenten con ventiladores, cuando la temperatura externa es elevada y el vehículo ha de estar parado por las inclemencias del tráfico.
Radiación
Todo material emite radiación electromagnética, cuya intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre. La radiación infrarroja provoca una sensación de calor inmediata (piénsese en una estufa de butano, por ejemplo). El Sol nos aporta energía exclusivamente por radiación.
La radiación emitida por un cuerpo consiste en una emisión de fotones (las "partículas" que constituyen la luz). No todas estas partículas tienen igual energía. Su energía depende, fundamentalmente, de la frecuencia de la radiación.
Hay que comentar que los fotones, son un tanto especiales. No son las partículas usuales que estamos acostumbrados a ver a diario. Por ejemplo, una pequeña bola de acero, podría considerarse una partícula, por sus dimensiones, como una partícula. Aunque para un teórico, una partícula, por definición, no presenta tamaño alguno, (lo que ellos denominan con la expresión: "no tiene dimensiones").
Un fotón es tan especial que a veces parece comportarse como una partícula y en otras ocasiones como una onda. En realidad, no es ni lo uno ni lo otro. Es una especie de mezcla entre ambas realidades. No nos debe sorprender puesto que el mundo microscópico, no es nuestro mundo, y las reglas que rigen en él son muy distintas a las del nuestro.
Si es interesante saber, que la energía de los fotones viene dada por la ecuación:
No se pudo entender (error desconocido): E = h \nu , donde No se pudo entender (error desconocido): \nu , es la frecuencia del fotón incidente. Usualmente se mide en No se pudo entender (error desconocido): \frac {ciclos}{segundo} , o No se pudo entender (error desconocido): hz , o aún de manera más simple como No se pudo entender (error desconocido): s^{-1}
