Transferencia de calor

Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro.

Esto ocurre cuando dos sistemas que se encuentran a distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor temperatura al de menor, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas.

El proceso de la transferencia de calor es indetenible (no se lo puede frenar) aunque ralentizable (se puede desacelerar), empleando barrares y aislantes. Pero siempre que exista una diferencia de calor en el universo, el calor tenderá a transferirse a través de los medios disponibles. Dependiendo de ellos, dicha transferencia podrá darse por tres modos: conducción, convección y radiación.

Conducción

Se llama conducción a la transferencia de calor mediante el contacto directo de las partículas de un material con las de otro, sin transferir materia entre los cuerpos. Ocurre en todos los estados de agregación: sólido, líquido o gaseoso, aunque en estos dos últimos suele preferirse la convección.

La cantidad de calor que se transfiere mediante la conducción está determinada por la Ley de Fourier, según la cual la velocidad de transferencia del calor a través de un cuerpo es proporcional al gradiente de temperatura que existe en él.

Un ejemplo sencillo se ve en una cocina eléctrica: la hornalla se calienta por efecto de las resistencias eléctricas y ese calor es transferido por conducción a la sartén que depositamos sobre ella y, a su vez, la sartén hará lo mismo con los alimentos que cocinamos.

Convección

La convección es semejante a la conducción, excepto que ocurre en los casos en que un fluido recibe calor y se mueve para transmitirlo dentro de un espacio donde está contenido. La convección es el transporte de calor por medio del movimiento de un fluido, sea gaseoso o líquido.

Dicha transferencia se da en los términos planteados por la Ley del enfriamiento de Newton, que establece que un cuerpo pierde su calor a un ritmo proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores.

Un claro ejemplo de ello ocurre cuando calentamos agua en un recipiente. El calor transferido por conducción del recipiente al líquido calentará las porciones que estén en contacto directo con él, que ascenderán y forzarán a otras porciones frías del líquido a ocupar su lugar, calentándose así uniformemente el agua.

Radiación

El último tipo de transferencia de calor es también el único que puede darse en ausencia de contacto y, por ende, también de un medio físico, o sea, en el vacío.

Esto se debe a que su origen está en el movimiento térmico de las partículas cargadas de la materia, que desencadena la emisión de partículas electromagnéticas, es decir, de radiación térmica, siendo su intensidad dependiente de su temperatura y la longitud de onda de la radiación considerada.

Generalmente, los cuerpos en esta situación emiten radiación ultravioleta, pero a partir de ciertas temperaturas pueden emitir radiación en el espectro visible, o sea, luz. La cantidad de calor irradiada de esta manera puede determinarse por la Ley de Stefan-Boltzmann.

A diario observamos el mejor ejemplo de radiación térmica: el Sol. A pesar de hallarse a 149,6 millones de kilómetros de nuestro planeta, la temperatura del Sol es tan alta que irradia hacia el espacio enormes cantidades de luz y de calor.

Ambas cosas alcanzan la superficie terrestre y la mantienen caliente e iluminada, con longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, pasando obviamente por todo el espectro visible.

Fuente: https://concepto.de/transferencia-de-calor/#ixzz7Np4UWZza

Responda las siguientes preguntas:

1. ¿Qué son las transferencias de calor?

2. ¿Cuáles son las transferencias de calor?

3. Explique cada una de las formas de transferencia de calor utilizando ejemplos.

Asignación:

1. Experimento de cambios de fase utilizando hielo. En casa. Traer informe el 24 de marzo.

Coloque 250 ml de hielo en un recipiente metálico, suministre a este calor hasta que toda la masa de agua se convierta al estado gaseoso.

Mida con un cronómetro el tiempo que tarda el hielo en volverse completamente líquido y el que tarda en hacerse completamente gaseoso. De ser posible grabe en video lo que ocurre.

Realice la experiencia colocando el hielo en un recipiente metálico, pero esta vez suminístrele calor por radiación solar. Mida de la misma manera los tiempos.

Elabore un informe de la experiencia, con los pasos siguientes:

a) Materiales

b) Procedimiento

c) Dificultades

d) Observaciones

e) Conclusiones

Esta actividad es individual.

Puede ver el siguiente video como referente:

https://www.youtube.com/watch?v=Jhv3H1fFR9U

2. Experimento para el 24 de marzo en el colegio

Organícese en equipos de 4 estudiantes. Traiga los siguientes materiales:

- Candil: con mecha, kerosene y fósforos