La transferencia de energía

El calor es la forma de energía que puede ser transferida de un sistema a otro debido a una diferencia de temperatura. La transferencia de energía siempre ocurre de un medio de alta temperatura a una medio de temperatura menor, y esta transferencia termina cuando ambos medios o sistemas alcanzan la misma temperatura. El calor puede ser transferido en tres maneras distintas: conducción, convección y radiación. La conducción es el único mecanismo de transmisión del calor posible en los medios sólidos.

La conducción es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basados en el contacto directo de sus partículas, que tienden a igualar su temperatura o estado de excitación térmica. La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía (energía por unidad de área y por unidad de tiempo), y el gradiente de temperatura dT/dx.

En el caso particular de un flujo radial de calor en estado estacionario, se espera que el flujo de calor a través de cada capa sucesiva en la pared sea constante, aunque en el caso del gradiente de la temperatura no es así ya que el área de las capas sucesiva aumenta debido al cambio del radio, por tanto el gradiente de la temperatura deberá decrecer con el radio.

Cuando se produce una transferencia de Calor, se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura.

La transferencia de calor por medio de la conducción se logra a través de dos mecanismos. El primero es la interacción molecular, en el cual las moléculas de niveles energéticos relativamente mayores (indicados por su temperatura) ceden energía a las moléculas adyacentes en niveles inferiores. Este tipo de transferencia sucede en los sistemas que tienen moléculas de sólidos, líquidos o gases y en los que hay un gradiente de temperatura.

El segundo mecanismo de transferencia de calor por conducción es el de electrones “libres”, los cuales se presentan principalmente en los sólidos metálicos puros. La concentración de electrones libres varia considerablemente para aleaciones metálicas y es muy baja para los no metales. La facilidad que tienen los sólidos para conducir el calor varía directamente con la concentración de electrones libres; en consecuencia, se espera que los metales puros sean los mejores conductores de calor.

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