Las tres formas básicas de transmisión de calor: Conducción, convección y radiación
Cómo funcionan y dónde las encontramos en nuestra vida diaria
Un saludo a las 787 personas que van a recibir este post hoy lunes 24 de abril. Hoy os voy a hablar acerca de la base de la termodinámica: la transmisión de calor. Desde el inicio del universo han existido únicamente tres formas básicas en las que se transfiere el calor y, probablemente, hayáis oído hablar de ellas alguna vez: conducción, convección y radiación. Hoy os voy a contar cómo funcionan y dónde las podéis encontrar en vuestro día a día.
Empecemos con la primera de ellas, la conducción. ¿Verdad que cuando tocáis algo caliente os quemáis? Pues esto es la transmisión de calor por conducción. La conducción es un proceso de transferencia de calor que ocurre en sólidos estacionarios o materiales semisólidos. En la conducción, el calor se transfiere a través del contacto directo entre dos objetos a diferentes temperaturas. La transferencia de calor se produce debido a la diferencia de temperatura entre los dos objetos o también llamada transferencia de energía de las partículas más energéticas (con mayor temperatura) a las partículas menos energéticas (con menor temperatura).
La cantidad de calor transferido por conducción depende de varios factores, como la diferencia de temperatura entre los objetos, la conductividad térmica del material que separa los objetos y el área de contacto entre ellos. Los materiales que son buenos conductores térmicos, como los metales, permiten una transferencia de calor más eficiente por conducción que los materiales aislantes, como la madera o el plástico.
La conducción también puede ser influenciada por la geometría de los objetos. Por ejemplo, un objeto con una sección transversal mayor tiene una mayor área de contacto, lo que permite una mayor transferencia de calor por conducción. Además, la transferencia de calor por conducción es más lenta en materiales con espesores mayores debido a que el calor debe viajar a través de una mayor cantidad de material.
Ejemplos de este tipo de transferencia de calor podemos encontrar hasta debajo de las piedras. Siempre que toquéis algo y lo notéis frío o caliente, estaréis transmitiendo calor por conducción, y no siempre os transmiten el calor a vosotros, vosotros también podéis transmitir calor al objeto si estáis más calientes 😉. Lo que nuestro cuerpo percibe es la diferencia de temperatura, por ello, si estás a 300°C y tocas el agua hirviendo, la notarás fría. Ejemplos en la industria también podemos encontrar por un tubo, nunca mejor dicho, ya que este tipo de calor es muy utilizado para calentar las tuberías y sus fluidos en el interior. Otro ejemplo muy claro, antes de pasar a la convección, es la soldadura, donde se aplica calor mediante conducción para fundir un metal.
Continuemos con el calor por convección. La convección es otro mecanismo importante de transferencia de calor que ocurre en líquidos y gases. La transferencia de calor por convección implica el movimiento del fluido caliente desde un lugar a otro, transportando calor a lo largo del camino.
La convección se puede dividir en dos tipos: convección natural y convección forzada. En la convección natural, el movimiento del fluido se produce debido a las diferencias de densidad causadas por las variaciones de temperatura en el fluido. En la convección forzada, se utiliza una fuente externa, como una bomba o un ventilador, para forzar el movimiento del fluido.
En la convección natural, el fluido caliente se eleva y el fluido frío desciende (por eso el aire acondicionado en tu casa está en el techo y la estufa en el suelo). Este movimiento crea una circulación de fluido llamada corriente de convección. Por ejemplo, cuando calentamos una olla de agua, el agua caliente se vuelve menos densa y comienza a subir mientras que el agua fría más densa desciende, estableciendo una corriente de convección que distribuye el calor de manera más uniforme en el agua.
Por otro lado, la convección forzada se produce en sistemas donde el fluido debe ser movido a través de un sistema. Un ejemplo común es el radiador de un automóvil. En este caso, el ventilador fuerza el aire a través del radiador, lo que permite la transferencia de calor entre el fluido de refrigeración y el aire circundante.
La transferencia de calor por convección se ve influenciada por varios factores, como la velocidad del fluido, la geometría del objeto y las propiedades del fluido, como su viscosidad y conductividad térmica.
En cuanto a los ejemplos, podemos sentir la brisa de su efecto cada vez que notamos el viento frío en nuestro cuerpo, ya sea por el aire acondicionado que tenemos en casa o porque la estufa ya ha calentado el aire de la habitación y empezamos a sentir su efecto. En la industria, su uso es prácticamente el mismo, enfriar o calentar cosas mediante el aire u otro fluido.
Finalmente, la transmisión de calor por radiación es el proceso por el cual el calor se transfiere a través de la emisión y absorción de ondas electromagnéticas de energía. A diferencia de la convección y la conducción, la radiación no requiere un medio físico para transferir el calor, ya que las ondas electromagnéticas se propagan a través del espacio vacío.
La radiación térmica se produce cuando la energía electromagnética es emitida por un cuerpo debido a su temperatura. La cantidad de energía radiante emitida por un objeto depende de su temperatura y su coeficiente de emisión, que es una propiedad material del objeto que describe la cantidad de radiación que emite en relación con la radiación que un objeto negro ideal emitiría a la misma temperatura.
Los objetos emiten y absorben radiación térmica continuamente, incluso a temperatura ambiente. Por ejemplo, en una habitación, los cuerpos emiten radiación térmica a todas las demás superficies que los rodean. En consecuencia, las superficies de los objetos se calientan debido a la absorción de esta radiación térmica.
Un ejemplo cotidiano de transferencia de calor por radiación es la sensación de calor que se experimenta al estar cerca de un fuego, un radiador o cuando te pones al solete. En estos casos, el calor se transfiere a través de la radiación térmica emitida por el objeto caliente.
En la industria, la transferencia de calor por radiación se utiliza en muchos procesos, como en los hornos de fusión de metales, el secado de productos y los procesos de calentamiento en la industria química, entre otros.
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Que buen comentario! La verdad que la cantidad de información ilustrada es super necesaria para saber como se transmite el calor🔥