Conducción, Conveccion Y Radiación

Conducción

Si recuerdas el artículo acerca del calor, allí hablamos de cómo, inevitablemente, si dos sistemas diferentes tenían temperaturas distintas –o dos partes de un mismo sistema, ya que la propia definición de sistema es arbitraria – , se tendía al equilibrio térmico de manera lógica. Las partículas que se movían más deprisa empujaban a las más lentas y al revés, pero las más lentasrecibían más energía de la que perdían, con lo que la energía cinética se transfería, al final y de manera neta, de las más rápidas –partes más calientes – a las más lentas –partes más frías –. ¿Te acuerdas de los generosos dadivitas? No voy a repetir todo esto en detalle, porque creo que a estas alturas está superado.


Bien: aquello de lo que hablamos entonces, aunque no le dimos un nombre, erala transferencia por conducción, es decir, debido a la interacción directa entre partículas (moléculas, átomos, lo que sea). Es una consecuencia directa de la naturaleza de la temperatura a nivel microscópico como energía cinética de cada molécula. Y, ahora que sabes cómo suele denominarse a ese fenómeno, y puesto que el mecanismo básico ya lo describimos hace tiempo, entremos en los detalles, queson muchas veces lo más interesante de todo.


Para empezar, como puedes comprender, la conducción no es igual de eficaz en todas las circunstancias, sino que depende de varios factores. Comprender cuáles son es muy útil cuando queremos influir sobre ella, ya sea para hacerla más rápida (por ejemplo, si tenemos calor y queremos enfriarnos) o más lenta (si vamos a dormir en el campo y noqueremos pasar frío), más allá de la propia curiosidad científica. Hablaremos aquí de los tres factores más importantes que afectan a la conducción.


El primero de los factores de los que depende la eficacia de la conducción, como debería resultar lógico, es de la diferencia de temperatura. De hecho, ya hemos puesto de manifiesto este hecho de manera práctica en el Desafío 3 de los dadivitas: puestoque la energía que transfiere una partícula al chocar es tanto mayor cuanto más rápido se mueve, si dos sistemas tienen temperaturas muy diferentes, la energía se transferirá muy rápido entre ellos, pues cada choque supondrá una transmisión de energía enorme.


Por el contrario, si ambos sistemas tienen temperaturas muy parecidas, cada partícula proporcionará más o menos la misma energía porchoque de la que recibe a su vez, con lo que el cambio neto será lento. No quiero detenerme demasiado en este primer factor, puesto que ya lo hemos mencionado y es –creo – sencillo de asimilar. Si ponemos en contacto dos ladrillos a temperaturas diferentes, en el caso de arriba hay una transferencia más suave de energía, y en el de abajo, debido a la mayor diferencia de temperatura, unatransferencia más violenta (he intentado representar la diferencia con el tamaño de la flecha y el texto):


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El segundo factor también es bastante intuitivo: la superficie de contacto. Puesto que el calor se transfiere al chocar partículas, cuantas más partículas choquen cada segundo, más rápido se producirá la transferencia. Si ponemos en contacto dos ladrillos a temperaturas distintas, en elcaso de abajo habrá más partículas interaccionando que en el de arriba, con lo que la transmisión será más rápida y las temperaturas se igualarán antes:


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Observa la diferencia esencial entre estos dos factores, aunque el efecto sea una conducción más o menos rápida: si la diferencia de temperatura entre los ladrillos es mayor, habrá una mayor transmisión neta de energía en cadachoque, mientras que si la superficie de contacto es mayor, habrá un mayor número de choques. Naturalmente, es posible combinar ambos factores (una gran diferencia de temperatura y una gran superficie de contacto) para producir un efecto combinado (una gran transmisión de energía por cada choque y un gran número de choques).


Es importante comprender esto porque, a menudo, no es posible...