La propagación del calor es el fenómeno estudiado en termodinámica y puede tener lugar de tres formas diferentes: conducción, convección y radiación.
La propagación del calor es un fenómeno físico estudiado por la termodinámica y puede tener lugar de tres formas diferentes: conducción, convección y radiación. Todas estas formas de propagación se encuentran en diversas situaciones prácticas. En una botella termo, por ejemplo, se intenta minimizar los intercambios de calor que ocurren a través de los tres procesos simultáneamente.
Por otro lado, algunas curiosidades que podemos saber sobre el calor , además de su propagación, es también su conservación. La construcción de los iglús es muy curiosa, ya que se trata de una casa construida de nieve a temperaturas de 30°C bajo cero por los Inuit , una tribu de esquimales que habitan el norte de Canadá.
Por tanto, en este caso, la nieve funciona muy bien como aislante térmico, ya que, al compactarse, mantiene pequeñas bolsas de aire en su interior. Así, el aire evita la transferencia de calor por conducción.
Por cierto, dentro del iglú la temperatura puede alcanzar los 3°C, teniendo en cuenta que la temperatura exterior es de 30°C, dormir dentro de un iglú es una gran alternativa.
flujo de calor
Primero, la propagación del calor, en sus tres diferentes procesos, obedece a la siguiente ley:
– El calor siempre se propaga espontáneamente de un cuerpo con una temperatura más alta a un cuerpo con una temperatura más baja. Es decir, flujo de calor: ϕ.
Sin embargo, S se considera una superficie ubicada en la región donde tiene lugar la propagación del calor. Por lo tanto, el flujo de calor ϕ a través de la superficie S está dado por la relación entre la cantidad de calor Q que pasa a través de la superficie y el intervalo de tiempo Δt transcurrido.
Φ = Q/Δt
Por cierto, las unidades utilizadas para el flujo de calor son Cal/s y Kcal/s. Sin embargo, en el sistema internacional de unidades (SI) la unidad es el vatio (w) que corresponde al julio por segundo.
Básicamente, el calor es un proceso de transferencia térmica de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura, es decir, es un proceso de tránsito de energía.
Así, existen tres formas de propagación que son: conducción térmica, convección e irradiación.
Algunos factores térmicos de la propagación del calor
- Flujo de calor : El flujo de calor a través de una superficie es la cantidad de calor transmitido por unidad de tiempo
- Conducción térmica : Para que la transferencia de calor se produzca por conducción térmica, se requiere la presencia de un medio material.
- Convección térmica : La convección térmica consiste en el movimiento de masas fluidas que cambian de posición debido a la diferencia de densidad.
- Nociones de radiación térmica : en la radiación térmica la transmisión de energía se produce sin necesidad de un medio material
Propagación de calor y conducción térmica.
Básicamente, la conducción térmica es cuando el calor a través de un medio material se transmite de un extremo al otro del mismo material por agitación molecular y colisiones entre moléculas .
Básicamente, es una transferencia de calor debido a la existencia de un gradiente de temperatura dentro de la sustancia. Hoy podemos atribuir la conducción térmica a tres fenómenos;
- interacción molecular;
- Desplazamiento de electrones libres ;
- Radiación intermolecular.
Imaginemos una barra de hierro a una temperatura de 20°C en la que uno de sus extremos se coloca en hielo derritiéndose a 0°C y el otro en vapor de agua hirviendo a 100°C. Al comienzo de este experimento, la cantidad de calor (Q) que recibe la barra de metal es mayor que la cantidad (Q’) cedida al siguiente elemento.
En este sentido, la diferencia entre Q y Q’ (Q-Q’) se aprovecha en el elemento calefactor S (barra metálica). En estas condiciones, decimos que el régimen de conducción es variable, ya que la temperatura de los elementos de la barra varía a medida que se conduce el calor.
Sin embargo, después de cierto tiempo, la temperatura del elemento S (barra de metal) ya no varía, quedando estacionaria.
Por cierto, vale la pena recordar que cuando se utiliza cinta aislante para conexiones eléctricas, uno de los objetivos es, en el caso de un posible calentamiento del cable, que la temperatura del cable permanezca estacionaria, evitando un mayor calentamiento de la estructura general. .
Convección térmica como propagación del calor
La convección térmica ocurre en fluidos y gases y consiste en el transporte de energía térmica de una región a otra a través del transporte de materia. En este sentido, existe un movimiento de diferentes partes del fluido que se produce debido a la diferencia de densidad .
Por lo tanto, esta diferencia de densidad está relacionada con la temperatura del líquido. Por lo tanto, cuando un líquido se calienta en un recipiente en su parte inferior, las porciones más calientes en la parte inferior tienen su densidad disminuida.
Por lo tanto, estas porciones realizan un movimiento ascendente debido a sus bajas densidades. Sin embargo, las porciones más frías, debido a que tienen densidades más altas, realizan un movimiento hacia abajo. Por cierto, vale la pena recordar que este movimiento se llama corrientes de convección.
Aplicaciones de las consecuencias de la convección térmica.
- En una chimenea, los gases calentados resultantes de la combustión ascienden a medida que disminuye su densidad. Por otro lado, alrededor de la llama se forma una región de baja presión que aspira aire exterior, manteniendo la combustión.
- En los radiadores de los automóviles, el agua caliente calentada por el motor, al ser menos densa, sube y el agua más fría de la parte superior desciende. En algunos casos, para mejorar la eficiencia de dicho sistema, una bomba de agua puede forzar la convección.
- Todo el enfriamiento tiene lugar por la región superior, porque el fluido frío de mayor densidad tiende a descender. Por lo tanto, el congelador del refrigerador se coloca en la parte superior, el aire acondicionado de un establecimiento siempre se coloca en las regiones altas, al enfriar un barril de cerveza de barril, el hielo se coloca en la parte superior.
Radiación termal
La irradiación (o radiación) térmica es la transmisión de energía por medio de ondas electromagnéticas (ondas de radio, luz visible, rayos ultravioleta y otras). Sin embargo, conviene recordar que cuando estas ondas son rayos infrarrojos, las llamamos radiación térmica.
La irradiación se produce sin necesidad de un medio material, siendo lo contrario a la conducción y la convección. Por tanto, en la radiación térmica el transporte es exclusivamente de energía, en forma de ondas.
Básicamente, el calor que sentimos cuando ponemos la mano debajo de una bombilla proviene de la radiación térmica. Este hecho se explica, porque la propagación del calor no vino por conducción, porque el aire es mal conductor, y no por convección, porque el aire caliente asciende.
Por tanto, el calor que nos llega solo puede ser propagado por ondas desde la lámpara hasta nuestra mano. Otro ejemplo es el caso de la energía solar, que sólo nos puede llegar a través de la irradiación, ya que no existe un medio material en el vacío. Así, en el camino de la radiación térmica existe el vacío del espacio exterior desde el sol hasta la tierra.
Absorción reflexión y transmisión
La energía radiante que incide sobre la superficie de un cuerpo es:
- parcialmente absorbido
- También se refleja parcialmente
- A través del cuerpo se transmite parcialmente.
Sin embargo, para tener una idea de la incidencia de la energía sobre un cuerpo tomamos:
Q i – Cantidad total de energía
Qa – Porción que absorbe
Qr – Porción que refleja
Qt – Porción que transmite
tenemos :
Qi = Qa + Qr + Qt
Sin embargo, para evaluar la proporción de la energía incidente que sufre los fenómenos de absorción, reflexión y transmisión, definimos las siguientes magnitudes dimensionales:
Absorbencia :
- a = Qa/Qi
Reflectividad:
- r = Qr/Qi
Transmisividad:
- t = Qt/ Qi
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Fuentes : Brasil Escola , Toda Materia , Azeheb , Todo Estudio
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