miércoles, 16 de marzo de 2016

Transferencia de Calor:

La transferencia de calor es el traspase de energía térmica de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, sólido o fluido, está a una temperatura diferente a la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen un equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado del segundo principio de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.
Conducción.
Flujo de calor a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas y de los electrones libres por choques entre ellas cuando existe una diferencia de temperatura.  



Las moléculas y los electrones libres de la fracción de un sistema con temperatura alta vibran con más intensidad que las moléculas de otras regiones del mismo sistema o de otros sistemas en contacto con temperaturas más bajas. Las moléculas con una velocidad más alta chocan con las moléculas menos excitadas y transfieren parte de su energía a las moléculas con menos energía en las regiones más frías del sistema. Las moléculas que absorben el excedente de energía también adquirirán una mayor velocidad vibratoria y generarán más calor (energía potencial -absorbe calor- <--> energía cinética -emite calor).
La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Para un material isótropo la conductividad térmica es un escalar (k en Estados Unidos) definido como:



donde:
, es el flujo de calor (por unidad de tiempo y unidad de área). , es el gradiente de temperatura.


Ejemplo(s):
1) La conducción de calor a través de la carrocería de un coche expuesto al sol o a una fuente de calor.
2) Las paredes de una casa durante el transcurso del día elevan su temperatura por conducción.
3) Un atizador en contacto con fuego donde el calor se propaga del extremo más aliente hasta al más frío.






El Aislamiento

Aislamiento térmico es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor por conducción a través de ellos. Se evalúa por la resistencia térmica que tienen. La medida de la resistencia térmica o, lo que es lo mismo, de la capacidad de aislar térmicamente, se expresa, en el Sistema Internacional de Unidades

Se considera material aislante térmico cuando su coeficiente de conductividad térmica es menos a 20 grados C.

La resistencia térmica es inversamente proporcional a la conductividad térmica.

Ejemplos de estos aislantes térmicos específicos pueden ser las lanas minerales (lana de roca y lana de vidrio), las espumas plásticas derivadas del petróleo (poliestireno expandido, polietileno expandido, PUR, poliuretano inyectado, reciclados como los aislantes celulósicos a partir de papel usado y la lana de oveja, vegetales (paja, virutas de madera, fardos de paja, corcho natural, etc).




Convección.

En este sistema de transferencia de calor interviene un fluido (gas o líquido) en movimiento que transporta la energía térmica entre dos zonas. 
La transmisión de calor por convección puede ser: 
Forzada: a través de un ventilador (aire) o bomba (agua) se mueve el fluido a través de una zona caliente y éste transporta el calor hacía la zona fría. 
Natural: el propio fluido extrae calor de la zona caliente y cambia su densidad haciendo que se desplace hacía la zona más fría donde cede su calor. 
Ejemplo: 
Si enciendo un radiador y espero a que alcance una temperatura bastante alta, no tengo más que poner una mano encima (a una distancia prudencial) para ver que existe un flujo de aire por convección natural. El aire alrededor del radiador se calienta disminuyendo su densidad, por lo tanto, al pesar menos que el aire ambiente, fluye hacía arriba dando paso a un “aire de renovación” alrededor del radiador, reiniciando el proceso de forma cíclica.



Radiación 

La radiación térmica, también llamada radiación infrarroja, es la transferencia de calor por la emisión de ondas electromagnéticas que transportan energía desde el objeto emisor. A diferencia de la conducción y la convección, los otros métodos a través de los cuales se transfiere el calor, la radiación no depende de ningún contacto entre la fuente de calor y el objeto calentado. 
No hay intercambio de masa ni es necesario un medio para que el calor sea transferido a través de la radiación. La radiación térmica hace que el calor pueda ser transmitido a través de un espacio vacío. Aunque no tocamos el Sol, podemos sentir el calor que emite gracias a la radiación.