Transferencia d ecalor

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. Se transmite desde los cuerpos o partes de estos de mayor temperatura a los que se encuentran a temperatura inferior.
El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunqueestos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.
CONDUCCIÓN
En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se apoya con la mano una barra metalica que se está calentando en el extremo opuesto, de forma que aumente su temperatura, en cierto tiempo llega el calor al extremo de menostemperatura, el que estamos sosteniendo, por medio de la conducción. Esta se debe al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Efectivamente, esta forma de transferencia de calor tiene lugar mediante el suministro de energía de una particula a otra por contacto, lo que justifica que, en lo general, sea un proceso lento. En 1822, el matemáticofrancés 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 sección transversal es proporcional al aumento de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).
El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica delmaterial, que es la capacidad de una sustancia para conducir el calor. 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, el mármol, los ladrillos, la madera etc. tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes térmicos.CONVECCIÓN
Es una forma de transferencia, en general, más rápida que la conducción.
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 transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido oun gas, su densidad suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un aumento depresiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.
Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo una cacerola llena de agua. El líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluidomás frío baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulación. El líquido más frío vuelve a calentarse por conducción, mientras que el líquido más caliente situado arriba pierde parte de su calor por radiación y lo cede al aire situado por encima. El calentamiento de una habitación mediante un radiador no depende tanto de la radiación como de las corrientes naturales de convección,que hacen que el aire caliente suba hacia el techo y el aire frío del resto de la habitación se dirija hacia el radiador. Debido a que el aire caliente tiende a subir y el aire frío a bajar, los radiadores deben colocarse cerca del suelo (y los aparatos de aire acondicionado cerca del techo) para que la eficiencia sea máxima.. La convección también determina el movimiento de las grandes masas...