Transferencias De Calor

El calor se transfiere básicamente por tres procesos distintos; conducción,
convección y radiación. En la naturaleza, todos los mecanismos de transmisión
intervienen simultáneamente con distintos grados de importancia. Desde luego,
diseñando los experimentos adecuadamente, es posible lograr que sólo uno de ellos sea
el dominante.

Conducción. Cuando se coloca una cucharita en una taza decafé caliente, notamos que
a través de la cucharita pronto el extremo frío se calienta. Esta observación demuestra
que el calor se conduce a través de la cucharita. La propagación del calor a través de la
conducción se caracteriza por:
_ Existe un medio material a través del cual se propaga el calor
_ Se transmite el calor sin transporte de materia.
La conducción del calor en muchos materialespuede visualizarse como resultado de
los choques moleculares, como en el caso de líquidos y gases, o movimiento de
electrones o vibraciones de la red cristalina, como el caso de los sólidos. Al chocar las
moléculas calientes (más rápidas) con sus vecinas frías, más lentas, les transfieren algo
de su energía, y la velocidad de las vecinas aumenta también. Así, la energía asociada almovimiento térmico se propaga (conducción). Lo mismo puede decirse para los sólidos
respecto del movimiento de los electrones o las vibraciones de la red cristalina
(movimiento de fonones).

Convección: Aunque los líquidos y los gases no suelen ser muy buenos conductores de
calor, pueden transmitirlo eficientemente por convección. La propagación del calor a
través de la convección se caracteriza por:_ Existe un medio material fluido a través del cual se propaga el calor
_ La densidad del medio varía con la temperatura y la gravedad juega un rol
importante, sin ella no hay convección.
_ El calor se transmite con transporte de materia.
Mientras que la conducción implica moléculas y/o electrones que se mueven
pequeñas distancias y chocan, en la convección interviene el movimiento demuchas
moléculas a lo largo de distancias microscópicas. Dado que el enfoque matemático de
este proceso resulta bastante complicado, sólo lo describiremos en forma cualitativa.
Un calentador de aire forzado, en el que el aire se calienta y luego se distribuye
mediante un ventilador, es un ejemplo de convección forzada. La convección también
ocurre, por ejemplo, en el aire caliente que se eleva. Alcalentarse, el aire que descansa
sobre un radiador o cualquier tipo de calentador se expande, por lo que disminuye su
densidad; a causa de su menor densidad, se eleva. Las corrientes oceánicas, calientes o
frías, como la corriente del Golfo, son un ejemplo de convección natural a gran escala.
El viento es otro ejemplo de convección y el clima, por lo general, es el resultado de
corrientesconectivas de aire. Cuando se calienta una olla con agua, se desatan
corrientes de convección en la medida en que el agua caliente del fondo sube, debido a
su menor densidad, y es sustituida por el agua más fría de la parte superior. Este
principio Se usa en muchos sistemas de calefacción, como el de los radiadores de agua
caliente. Por lo general en los sistemas de calefacción por agua(radiadores), se coloca
una caldera que caliente el agua el sótano del un edificio, el agua cliente sube por los
caños y circule por el sistema. Así el agua caliente entra a los radiadores; éstos
transfieren el calor al aire por conducción, y el agua enfriada regresa al sótano y es calentada nuevamente

Radiación: En la conducción y la convección es necesaria la presencia de la materia.
Sin embargo,la vida sobre la Tierra depende de la transferencia de energía solar, y ésta
llega a nuestro planeta atravesando el espacio. Esta forma de transferencia de energía es
el calor - la temperatura del Sol es mucho mayor (6 000 K) que la de la Tierra- y se
denomina radiación. El calor que recibimos de un hogar es principalmente energía
radiante (la mayor parte del aire que se calienta en la...