Investigación Transferencia de calor física - David Gustavo (1)

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Investigación Transferencia de calor física
Se denomina transmisión de calor, termo transferencia o transferencia de calor al fenómeno físico por el cual se transfiere energía térmica de un medio a otro.
Esto ocurre cuando dos sistemas a diferentes temperaturas entran en contacto, permitiendo que la energía fluya desde un punto de mayor temperatura a un punto de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico donde las temperaturas son iguales. El proceso de transferencia de calor es imparable (no se puede detener), aunque se puede ralentizar utilizando varillas y aisladores (se puede ralentizar). Pero mientras haya una diferencia térmica en el universo, el calor tiende a moverse a través del medio disponible. Dependiendo de ellos, esta transferencia puede ocurrir de tres formas: conducción, convección y radiación.
conducir
transferencia de calor por conducción
La conductividad se usa a menudo en la cocina. La conducción es la transferencia de calor por partículas de un material en contacto directo con partículas de otro material, no la transferencia de materia entre objetos. Esto ocurre en todos los estados de polimerización: sólido, líquido o gaseoso, aunque generalmente se prefiere la convección en los dos últimos. La cantidad de calor transferido por conducción está determinada por la ley de Fourier, según la cual la tasa de transferencia de calor a través de un objeto es proporcional al gradiente de temperatura en él.
Un ejemplo sencillo lo podemos ver en una cocina eléctrica: el quemador se calienta a partir de la resistencia, y el calor se transmite por un cable a la sartén sobre la que lo ponemos, que a su vez hace lo mismo con los alimentos que cocinamos. . Esto también sucede cuando accidentalmente tocamos una sartén caliente con las manos: el calor se transfiere en contacto con la piel, provocando quemaduras. convección
transferencia de calor por convección
Si mezclas dos líquidos, el más caliente transferirá calor al otro. La convección es similar a la conducción excepto que ocurre cuando un fluido recibe calor y se mueve para transferirlo al espacio en el que se encuentra. La convección es la transferencia de calor a través del movimiento de un fluido, ya sea gas o líquido. Dicha transferencia ocurre en términos definidos por la ley de enfriamiento de Newton, que establece que un objeto pierde calor a una tasa proporcional a la diferencia de temperatura entre el objeto y su entorno.
Un ejemplo vívido ocurre cuando calentamos agua en un recipiente. El calor que el tanque conduce al líquido calentará las partes en contacto directo con él, las cuales ascenderán y obligarán a otras partes frías del líquido a ocupar su lugar, calentando el agua uniformemente.
radiación
transferencia de calor radiante
La irradiación se puede hacer a través del aire o incluso en el vacío. El último tipo de transferencia de calor también es el único tipo de transferencia de calor que puede ocurrir sin contacto y, por lo tanto, también puede ocurrir en un medio físico (es decir, un vacío).
Esto se debe a que se origina a partir del movimiento térmico de partículas de materia cargadas, lo que provoca la emisión de partículas electromagnéticas conocidas como radiación térmica, cuya intensidad depende de su temperatura y de la longitud de onda de la radiación. Normalmente, los objetos en este estado emiten radiación ultravioleta, pero a determinadas temperaturas pueden emitir radiación del espectro visible denominada luz. De esta forma, la cantidad de calor emitido se puede determinar de acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann. El mejor ejemplo de radiación térmica que observamos todos los días: el sol. A pesar de estar a 149,6 millones de kilómetros de nuestro planeta, el Sol es tan caliente que emite mucha luz y calor al espacio. Ambos llegan a la superficie de la Tierra y permanecen cálidos e iluminados con longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, aparentemente en todo el espectro visible.
Aislantes y barreras de radiación
transferencia de calor aislante
Los aislantes permiten mantener estable la temperatura en el interior de una casa.
Como hemos dicho, la transferencia de calor no puede impedirse, pero sí hacerse más lenta, a través de la utilización de ciertos y determinados materiales. Esto se debe a que todos los materiales transfieren de un modo u otro el calor, pero no al mismo ritmo ni con la misma facilidad.
Aquellos que lo transmiten rápida y eficazmente son llamados conductores térmicos. Por el contrario, aquellos que lo hacen lenta y trabajosamente, se denominan aislantes térmicos (conducción y convección) o barreras (radiación).
Un claro ejemplo de materiales aislantes son los que componen un termo, que permiten mantener un líquido caliente o frío durante mayor cantidad de tiempo, al hacer más lento su intercambio de calor con el medio ambiente.
Unidades de medida de la transferencia de calor
Según el Sistema Internacional de Medidas, la conductividad de un cuerpo se expresa en julios (J), al igual que para el trabajo y la energía. Sin embargo, existen otras unidades de uso común para medir la transferencia de calor:
Kilocalorías (Kcal). Una caloría se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua. Es una medida empleada a menudo en nutrición para medir la energía química contenida en los alimentos. Una kilocaloría equivale a 1000 calorías.
BTU (del inglés British Thermal Unit o unidad térmica británica). Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua, lo que equivale a 252 calorías. Esta medida es empleada comúnmente en los países de habla anglosajona, principalmente el Reino Unido y Estados Unidos.