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Introducción a la Transferencia de Energía (Calor)

El aislamiento sirve para retardar la transferencia de calor fuera o dentro de un ámbito acondicionado. En la mayoría de los casos, ese ámbito es la casa. Durante los meses fríos, el objetivo es mantener el aire caliente dentro y detener o al menos retardar el movimiento del aire frío proveniente del exterior. Durante los meses de calor, elobjetivo se invierte, pero los principios de retardo de la transferencia de calor se mantienen constantes, independientemente del sentido del flujo de calor.
Transferencia de calor

La transferencia de calor, en física, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor setransfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierrarecibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.
Conceptos básicos de conducción de calor

En la conducción de calor del objeto más caliente toca uno más frío directamente. Esto hace que los átomos dentro del objeto mas frío vibren de manera que colisionen con otros átomos cercanos y electrones libres. Estas vibraciones se transmiten a todas partes, lo que hace que se caliente. Losmetales tienen más electrones libres que los aisladores, por lo que son muy buenos conductores de calor y electricidad. Esta es la razón por la que el asa de la plancha en una sartén se calienta más rápidamente y retiene mejor el calor que un mango de madera o de plástico. Los objetos que no conducen el calor o electricidad se conocen como aislantes. 
Conducción.
En los sólidos, la única forma detransferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existeuna diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor. En 1822, el matemático francés Joseph Fourier dio una expresión matemática precisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de seccióntransversal es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).

El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica del material. Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de vecesmenores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes. En ingeniería resulta necesario conocer la velocidad de conducción del calor a través de un sólido en el que existe una diferencia de temperatura conocida. Para averiguarlo se requieren técnicas matemáticas muy complejas, sobre todo si el proceso varía con el tiempo; en este caso, se habla de conducción térmica transitoria. Con laayuda de ordenadores (computadoras) analógicos y digitales, estos problemas pueden resolverse en la actualidad incluso para cuerpos de geometría complicada.

EXPERIMENTO CON LAS DOS OLLAS (SARTÉN PLÁSTICO. OLLA NO PLÁSTICO.)

 
Convección.
Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento...