Simulación de la propagación del calor en sólidos

Diana Albear Terrero

Introducción
 El estado sólido se caracteriza por la intensa interacción

entre las moléculas, que solo pueden realizar pequeñas oscilaciones térmicas alrededor deciertas posiciones fijas, de modo que se disponen de forma ordenada en estructuras cristalinas.
 La manifestación macroscópica del movimiento de las

moléculas del cristal es lo que llamamostemperatura, de modo que al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.
 El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que

se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menortemperatura.

Propagación del calor en sólidos
 Experimentalmente, se observa al entrar en contacto

dos sistemas en desequilibrio térmico, el de mayor temperatura transfiere energía térmica alde menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico.
 Este proceso se conoce como conducción del calor, y en

los sólidos puede visualizarse como resultado de las vibraciones de la redcristalina:


Al interactuar 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.

 Cuandoun sistema físico se desplaza ligeramente de su

posición de equilibrio, el movimiento puede aproximarse al de un oscilador lineal.
 Se pueden considerar de este tipo las interacciones entre laspartículas de un sólido y modelar este como una cadena de osciladores unidos mediante muelles ideales.
 Si se excita uno de los extremos, la energía asociada al

movimiento térmico se propaga.Modelo
 N osciladores de masa m ubicados a igual distancia entre ellos en 


 

una dirección y unidos por resortes de constante elástica k. Los extremos se fijan con dos masas quepermanecen sin vibrar. Interacciones lineales, propias de resortes idealmente armónicos. Las interacciones entre las partículas dependen de la distancia con sus primeros vecinos y no de la posición de los...