Transmisión de calor.

Al estudiar la naturaleza somos testigos de las diferentes formas de trasmisión de energía en forma de calor, al notar el aumento de la temperatura en la carrocería de un automóvil luego de estar unas horas al sol, así como cuando se siente el aire húmedo en nuestro rostro producto de una lluvia que se avecina. El calor se transmite desde los cuerpos que se hallan a mayor temperatura a los que se encuentran a menor temperatura, existiendo tres mecanismos diferentes para la transmisión de calor: la conducción, la convección y la radiación.

Transmisión por conducción

La transmisión de energía por conducción es propia de los sólidos, y tiene lugar mediante el suministro de energía cinética de una partícula a otra adyacente, sin desplazamiento de las mismas, por lo que es un proceso lento. Un ejemplo de este tipo de transmisión de calor se tiene al calentar una cuchara con la llama de una vela; la cuchara comenzará a calentarse desde la superficie que da directamente con la llama hasta, al cabo de un tiempo, calentarse completamente. La rapidez de la conducción dependerá de la naturaleza del sólido, puntualmente de su conductividad térmica (Fig. 1). Durante la conducción existe un medio material a través del cual se propaga el calor, sin transporte de materia.

Figura 1. Conducción de calor.
Tomado de: http://ve.kalipedia.com/popup/popupWindow.html?
tipo=imagen&titulo=En%20una%20barra%20met%E1lica,%20el%20calor%20se%20transmite%20or%20conducci
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fisicayquimica/20070924klpcnafyq_203.Ges.LCO.png&popw=749&poph=463

La conductividad térmica es una propiedad que varía de un material a otro. Los metales son los mejores conductores de calor, mientras que materiales como la madera, la lana, el mármol o el hormigón actúan como aislantes térmicos. Por ello, en ambientes con temperaturas muy bajas, las personas suelen utilizar vestimenta y calzados de materiales que sean aislantes térmicos, de manera que el calor corporal no se pierda tan fácilmente a través de esa barrera.

Con el ejemplo de la cuchara y la llama de la vela se puede estudiar la cantidad de calor ΔQ que se transmite de un extremo de la cuchara a otro. Para ello se tiene que l es la longitud de la cuchara, S, su sección; ΔT, la diferencia de temperatura en los extremos, en un intervalo de tiempo Δt. La cantidad de calor será directamente proporcional a la sección de la cuchara, al intervalo de tiempo y a la diferencia de temperatura por unidad de longitud. El coeficiente λ es una magnitud propia de cada sustancia, denominado coeficiente de conductividad térmica. Según el Sistema Internacional de unidades, la conductividad térmica se mide en J (Joule) /m (metro). S (segundo). K (grados Kelvin), o en cal (calorías) / cm (centímetro). S (segundo). °C (grado centígrado).

Transmisión por convección

La transmisión de energía por convección es propia de fluidos, es decir, de líquidos y gases, siendo una forma de transmisión de calor mucho más rápida en comparación con la conducción. La convección es la transferencia de calor a través del movimiento de partículas del fluido. En la convección la densidad del medio varía con la temperatura, transporte de materia. La convección no es posible sin la gravedad. Un ejemplo de convección en la naturaleza son las corrientes oceánicas, el viento, el clima, entre otros.

Este tipo de transmisión de calor se puede estudiar también al observar agua hirviendo en un recipiente. En este ejemplo, el agua se dilata al calentarse, por lo que su densidad disminuye y el agua con mayor temperatura sube desde fondo del recipiente hacia la superficie, desplazando el agua de menor temperatura hacia el fondo (Fig. 2).

Figura 2. Convección de calor.
Tomado de: http://es.123rf.com/photo_16214877_ilustracion-que-muestra-corriente-de-conveccion-en-el-agua-caliente.html

Transmisión por radiación

Al estudiar los tipos de transmisión de calor por convección y conducción se tiene que es necesaria la presencia de materia para que pueda darse la transmisión de calor. La transmisión de energía térmica por radiación es la transmisión de energía más importante en el planeta Tierra, ya que la vida depende de la energía solar, y ésta llega a la Tierra al atravesar el espacio en forma de radiación. Desde el calor que se recibe en el entorno, hasta el que se percibe por una estufa eléctrica, son ejemplos de radiación. Esta transmisión se da a la velocidad de la luz, por ondas electromagnéticas, sin la necesidad de un material de soporte, sin transporte de materia, produciéndose también al vacío (Fig. 3).

Figura 3. Transmisión del calor.
Tomado de: http://fisicoquimicaterceroiem.blogspot.com/2011/10/transmision-del-calor.html

Referencias bibliográficas:

Cuerpo de redacción (1997). Mentor interactivo. Enciclopedia temática estudiantil. Editorial Océano. Barcelona, España. Pág: 316.