Transferencia de calor: conducción, convección y radiación

Transferencia de calor: conducción, convección y radiación

Autores:

Lic. Santa C. Guzmán Fleites

MSc. Hortensia Alfonso Rodríguez

Ideas esenciales

La Transferencia de calor es el proceso por el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que tienen diferente temperatura.

¿CÓMO SE TRANFIERE EL CALOR?

El calor se transfiere mediante conducción, convección y radiación. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar de manera simultánea, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

Conducción de calor

Se denomina conducción del calor a su transferencia desde un extremo a otro del mismo cuerpo o de un cuerpo o sustancia hacia otro. En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción.

Por ejemplo:

Si se tiene una varilla de metal, se puede someter al calor por uno de sus extremos. Al sujetarla por el otro extremo, la varilla se pone caliente.

Aunque se esté sosteniendo por el lugar opuesto al que está en contacto con una fuente de calor, ya sea un fogón, un mechero u otra, se siente el calor. ¿Qué se demuestra entonces?

Que el calor se propagó por toda la varilla y llegó al extremo opuesto, el extremo que no estaba recibiendo el calor directamente.

Otro ejemplo es el siguiente: Tenemos un vaso de leche que está muy caliente. En su interior se introduce una cuchara.

Al pasar un rato, si se toca la cuchara que se encuentra en su interior, se nota que se va calentando cada vez más.

Esta transferencia de calor se ha producido desde una sustancia, que es la leche, hasta un cuerpo, que es la cuchara. Quiere decir que hay transferencia de calor entre dos elementos distintos que se encuentren en contacto.

Convección de calor

La convección es la forma de transferencia de calor que se caracteriza porque se produce en el aire y en el agua, que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas pues ambos se calientan de abajo hacia arriba. Toda la masa de agua sube al igual que toda la masa de aire, al calentarse.

¿Cómo es que pueden calentarse el aire y el agua?

Si se le suministra calor a un recipiente con agua dentro de la cual se hayan colocado unos papeles de colores, (o algunos otros cuerpos que se vean bien), al cabo de un rato se puede comprobar cómo se calienta el agua, pues el movimiento de los papeles nos lo indicará. El agua se calienta desde abajo y asciende dentro del recipiente. Forma entonces una columna de agua más caliente que al llegar arriba cede parte de ese calor y vuelve a descender. Esto lo indican los cuerpecitos que se han movido junto con el agua, que asciende y desciende, formando dos corrientes, una hacia arriba y otra hacia abajo.

Quiere decir que el agua que se encuentra cerca de la llama se calienta rápidamente, se hace más ligera y asciende, mientras que el agua que está ya en la superficie, que se va haciendo más fría y pesada, desciende y al calentarse en el fondo, vuelve de nuevo a subir, formándose dos corrientes, una que sube y otra que baja, que hacen que el calor

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