Ejemplo de transferencia de calor

Escrito por paul dohrman | Traducido por ana maría guevara
Ejemplo de transferencia de calor

Transferencia de calor.

heat is on image by robert mobley from Fotolia.com

La transferencia de calor es el movimiento del calor de un objeto caliente a uno frío. Calentarse a sí mismo es cómo experimentamos las vibraciones moleculares. Las vibraciones más rápidas se sienten más calientes al tacto. Existen tres tipos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción es una transferencia por contacto. La convección tiene que ver con el flujo de un fluido que lleva calor. La radiación se refiere a la radiación electromagnética, como la luz invisible y la infrarroja.

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Conducción

La conducción es una transferencia de calor por tacto. Algunos ejemplos incluyen calentar una olla en una estufa eléctrica y enfriar metal al rojo vivo por inmersión en agua líquida. Un ejemplo más sutil es el uso de un ventilador para enfriar. Específicamente, una capa de aire caliente se acumula en nuestra piel debido a la temperatura de nuestro cuerpo. Un ventilador empuja esa capa para ser remplazada con una temperatura más baja de aire, haciéndonos sentir más fríos.

Convección

La convección implica el movimiento de un fluido para transferir su contenido de energía calorífica. Algunos ejemplos incluyen soplar tus manos en el invierno para calentarlas y calentar algo por fuego. Ya que el fuego es un gas caliente, lleva calor con él y después lo transfiere por conducción a objetos que hacen contacto con él. La prevención de convección es la base de usar varias capas de ropa en el invierno para mantenerte caliente. Otro ejemplo interesante es dejar chocolate en una maleta al sol. La parte interior se calienta porque el aire calentado no puede escapar, y suavizará e incluso derretirá el chocolate. ¡Esto puede ser problemático si se deja el chocolate en una maleta en un día soleado!

Radiación

La mayoría de objetos terrestres irradian en el rango infrarrojo. Las estrellas más frías irradian en una mezcla uniforme de luz visible e infrarroja. El sol irradia en gran medida en el rango visible, con una temperatura superficial de cerca de 6.000ºK (5.726 ºC). Los objetos calentados, como en una bombilla o incluso en una forja (donde el metal se funde), también brillan en el rango visible de la radiación de calor. Cuando la luz del sol entra por una ventana, el vidrio es transparente a la luz visible. La luz golpea los objetos que están dentro, calentándolos. Por lo tanto, los objetos re-irradian energía calorífica, pero a una energía mucho más baja de longitud de onda, es decir, infrarroja. La infrarroja no se escapa a través del vidrio, el cual es opaco a esta luz.

Diferencia en las tasas de transferencia

Cuanto más grande sea la diferencia de la temperatura entre dos objetos en contacto, más rápida será la tasa de transferencia de calor por conducción. En el ejemplo del ventilador más atrás, al poner al ventilador en una habitación donde la temperatura ambiente es cercana a la temperatura corporal no se sentirá frío. La tasa de transferencia de calor entre la piel y el aire que expulsa el ventilador es muy baja para sentir alivio. Solo al soplar el sudor un ventilador da beneficios a temperaturas sobre los 98,6 °C. Dado que los gases calientes se elevan (ya que las moléculas de gas rápidas son aquellas con la suficiente energía para llegar a altitudes más altas), la conducción sucede más rápidamente de manera vertical que horizontal. Por lo tanto, la convección horizontal, como el aire acondicionado, algunas veces se beneficia de la asistencia de convección forzada, como el uso de un ventilador. La tasa de transferencia de calor por radiación depende de la temperatura del objeto irradiante. A altas temperaturas, la tasa de transferencia es alta, y no solo porque los fotones irradiados tengan mejor energía. Por lo tanto, a temperaturas terrestres, la radiación es generalmente el método de transferencia de calor más bajo.

Invernaderos

Los invernaderos incorporan los tres conceptos de transferencia de calor. La radiación del sol golpea el suelo en los invernaderos. El suelo entonces transfiere calor al aire sobre él por conducción. La convección es generalmente conducida por una tendencia caliente de fluidos que tiende a crecer. Por lo tanto, el aire en el invernadero incrementará, pero dado que el techo de vidrio lo bloquea, se produce el calor. Algunos piensan que la razón por la cual los invernaderos son calientes es porque la radiación infrarroja del suelo no puede escapar a través del vidrio. De hecho, la tasa de transferencia de calor desde el suelo es mucho más baja que la tasa de convección, y no hace una diferencia muy notable.

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