7/23/2019 Transferencias de Calor

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Transferencia de calor

El calor se transfere, o se transmite, de cosas ms calientes a cosasms ras. Si estn en contacto varios objetos con temperaturas

distintas, los que estn ms calientes se enran y los que estn msros se calientan. Tienden a alcanzar una temperatura comn. Estaiualaci!n de temperaturas se lleva a cabo de tres maneras" porconducci!n, convecci!n y radiaci!n.

Figura 1. Esquema de los mecanismos de transferencia de calor

A. CONDUCCIN

#a conducci!n es el mecanismo de transerencia de calor en escalaat!mica a trav$s de la materiapor actividad molecular, por el c%oque deunas mol$culas con otras, donde las partculas ms ener$ticas leentrean enera a las menos ener$ticas, produci$ndose un &ujo decalor desde las temperaturas ms altas a las ms bajas. #os mejoresconductores de calor son los metales. El airees un mal conductor delcalor. #os objetos malos conductores como el aire o plsticosse llamanaislantes.

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'onde ( )en *att+m. - se llama conductividad trmica del material,manitud que representa la capacidad con la cual la sustancia conducecalor y produce la consiuiente variaci!n de temperatura y dT+d/ es elradiente de temperatura. El sino menos indica que la conducci!n decalor es en la direcci!ndecreciente de la temperatura.

Figura 2.

B. CONVECCIN

#a convecci!n es el mecanismo de transerencia de calor por movimientodemasa o circulaci!n dentro de la sustancia. 0uede ser natural producida solo porlas dierencias de densidades de la materia o orzada, cuando la materia esobliada a moverse de un luar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador oel aua con una bomba. S!lo se produce en lquidos y asesdonde los tomosy mol$culas son libres de moverse en el medio.

En la naturaleza, la mayor parte del calor anado por la atm!sera porconducci!n y radiaci!n cerca de la superfcie, es transportado a otras capas oniveles de la atm!sera por convecci!n.

1n modelo de transerencia de calor 2 por convecci!n, llamado ley deenriamiento de 3e4ton, es el siuiente"

'onde % se llama coefciente de convecci!n, en *att+ )m5. -, 6 es la superfcieque entrea calor con una temperatura T6 al &uido adyacente, que seencuentra a una temperatura T, como se muestra en el esquema de la fura 7.

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8iura 7.

El &ujo de calor por convecci!n es positivo )H > 0- si el calor se transferedesde la superfcie de rea 6 al &uido )TA > T) y neativo si el calor setransfere desde el &uido %acia la superfcie (TA < T).

C. RADIACIN

#a radiaci!n t$rmica es enera emitida por la materia que se encuentraa una temperatura dada, se produce directamente desde la uente %aciaauera en todas las direcciones. Esta enera es producida por loscambios en las confuraciones electr!nicas de los tomos o mol$culasconstitutivos y transportada por ondaselectroman$ticas o otones, porlo recibe el nombre de radiaci!n electroman$tica. #a masa en reposode un ot!n )que sinifca luz- es id$nticamente nula. 0or lo tanto,atendiendo a relatividad especial, un ot!n viaja a la velocidadde la luzy no se puede mantener en reposo. )#a trayectoria descrita por un ot!nse llama rayo-. #a radiaci!n electroman$tica es una combinaci!n de

campos el$ctricos y man$ticos oscilantes y perpendiculares entre s,que se propaan a trav$s del espacio transportando enera de un luara otro.

6 dierencia de la conducci!n y la convecci!n, o de otros tipos de onda,como el sonido, que necesitan un medio material para propaarse, laradiaci!n electroman$tica es independiente de la materia para supropaaci!n, de %ec%o, la transerencia de enera por radiaci!n es mseectiva en el vaco. Sin embaro, la velocidad, intensidad y direcci!n desu &ujo de enera se ven in&uidos por la presencia de materia. 6s,

estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar yllear a la Tierradesde el Soly las estrellas. #a lonitud de onda )9- y larecuencia )9- de las ondas electroman$ticas, relacionadas mediante la

e/presi!n son importantes para determinar su enera, suvisibilidad, su poder de penetraci!n y otras caractersticas.:ndependientemente de su recuencia y lonitud de onda, todas las

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ondas electroman$ticas se desplazan en el vaco con una rapidezconstante c ; 5