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TRANSMISION DEL CALOR
El calor puede viajar de un lado a otro. Hay 3 mecanismos que usa el calor para
trasladarse: conducción, convección y radiación.
CONDUCCION
Si ponés la punta de una cuchara al fuego, al rato el mango también se calienta.
Supongamos que tengo una barra con una punta que está al fuego y la otra no. A
través de esta barra se va a transmitir el calor. ¿ como hace el calorpara
transmitirse desde la punta caliente hasta la punta fria ?
La cosa es así: lo que hace el calor es ir pasando de molécula a molécula. Es decir,
al calentar la parte izquierda las moleculas de ese lado se ponen a vibrar más
rápido. Esas moléculas van golpeando a las que tienen a la derecha. De esa manera
se va propagando el calor a toda la barra para allá Î.
LEY DE FOURIER ( Importante )Suponete que tengo una barra que tiene una longitud delta x y area A. Una punta de
está caliente y la otra no. A través de la barra se va a ir transfiriendo un flujo de
calor Q/t. Por ejemplo, si Q/t es 20 Kcal/seg, eso quiere decir que cada segundo
que pasa están pasando por la barra 20 Kilocalorias.
Este flujo de calor puede entenderse como si fuera el flujo de agua que está
circulando por un caño.2
La fórmula que se usa para calcular la cantidad de calor por conducción es la ley de
Fourier. Lo que dice la ley de Fourier es lo siguiente :
En esta fórmula Q/t es la cantidad de calor transmitida por unidad de tiempo.
( Flujo de calor ). Va en Kcal/seg o en Joule/seg.
Acordate que 1 Kcal son 4186 Joule. Y Joule/seg es Watt, así que el flujo de calor
en realidad es la potencia transmitida. (Atento )
A es el área de la barra. A veces en vez de una barra uno puede tener una pared o
una ventana. En ese caso, A pasa a ser el área de la pared o de la ventana. El área
va en la fórmula en m2.
T1 y T2 son las temperaturas en los extremos de la barra. Van en °C. Hay que
ponerlas de manera que T1 –T2 dé + .
∆X es la longitud de la barra o el espesor de la pared. Va en metros.
K es lo que sellama CONDUCTIBILIDAD DEL MATERIAL. Es un coeficiente que
da una idea de con qué rapidez se transmite el calor en ese material.
K es distinto para cada substancia. Si K es grande, el objeto será buen conductor
del calor. (los metales, por ejemplo). Las unidades del coeficiente de
conductibilidad térmica son:
EJEMPLO:
CALCULAR LA CANTIDAD DE CALOR QUE SE TRANSMITE POR UNIDAD DE
TIEMPO A TRAVÉS DEUNA VENTANA DE 2 m2 DE SUPERFICIE Y ESPESOR
0,5 cm. TEMPERATURA INTERIOR: 20 °C. TEMPERATURA EXTERIOR: 5 °C.
CONDUCTIBILIDAD DEL VIDRIO: K = 2,5 x 10 -4 Kcal / m.s. °C
Hagamos un esquema:
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Planteo la ley de Fourier:
CONVECCIÓN:
Esta es una forma de transmisión del calor en líquidos y en gases. Si ponés una olla
al fuego, el líquido de abajo se calienta y empieza a subir. A su vez, el líquidode
arriba que está más frío empieza a bajar. Así se crea una corriente de líquido que
se va moviendo. Se llaman corrientes de convección.
Hay una fórmula para calcular el calor transmitido por convección pero no te van a
pedir que la sepas. Las corrientes marinas y el viento son corrientes de
convección.
Vamos ahora a transmisión por radiación.
RADIACIÓN.
Hay un fenómeno raro que ocurre que es queel calor del Sol llega a laTierra. Digo
raro porque entre la Tierra y el Sol no hay nada. (Hay espacio vacío). Entonces…
¿Cómo hace el calor para viajar por el espacio vacío?
Bueno, se descubrió que lo hace por medio de ondas.
Estas ondas son RADIACIÓN y no necesitan que haya substancia para propa-garse. La
radiación puede viajar en el vacío o en el aire. Le da lo mismo.
Suponete una de esasestufas eléctricas que tienen resistencias que se ponen al rojo.
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El calor que te llega en este tipo de estufas es por radiación. La historia es así.
Cualquier cuerpo que esté caliente emite radiación. Más caliente está, más emite.
La fórmula que da el calor emitido por radiación es:
Aclaremos un poco los términos de esta fórmula:
Q/A.t vendría a ser la cantidad de calor emitida por unida de...
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