5/26/2018 Termometria y Transmicion de Calor

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Termometra y fenmenos de transmisin del calor: Conduccin,conveccin y radiacin

El calor se transmite desde los cuerpos que se encuentran a mayor temperatura a los que

se encuentran a temperatura inferior. Existen tres mecanismos distintos para la

transmisin del calor: la conduccin, la conveccin y la radiacin.

Transmisin por conduccin

Si se aguanta una barra metlica por un extremo y se introduce el otro en una llama, se

aprecia que al cabo de cierto tiempo llega calor a la mano. Esta forma de transferencia delcalor es la conduccin.

La transmisin de calor por conduccin tiene lugar mediante el suministro de energa

cintica de una partcula a otra vecina, sin que las propias partculas se desplacen, lo que

explica que se trate de un proceso lento. La rapidez de la conduccin depende del material

utilizado, en trminos precisos, de su conductividad trmica.

La conductividad trmica vara mucho de unas sustancias a otras. Los metales son buenos

conductores del calor, pero sustancias como el mrmol, el hormign, los ladrillos, la

madera, el amianto o la lana, apenas son conductoras; se denominan aislantes trmicos.

Aislamiento trmicoEn la construccin de edificios se emplean aislantes trmicos para reducir latransmisin de calor a travs de las paredes, evitando as el excesivoenfriamiento de las estancias en invierno y su excesivo calentamiento enverano. Entre los materiales aislantes ms empleados figuran el hormigncelular, corcho, madera, lana mineral y los plsticos con estructura alveolar.

Si tenemos una barra de una determinada sustancia cuyos extremos estn a distinta

temperatura, existir una conduccin de calor desde el extremo ms caliente al ms fro.

Sea l la longitud de la barra, Ssu seccin y T la diferencia de temperatura entre sus

extremos, en un intervalo de tiempo tla cantidad de calor que atravesar la barra ser:

Es decir, que esa cantidad de calor es directamente proporcional a la seccin de la barra, al

intervalo de tiempo y a la diferencia de temperaturas por unidad de longitud.

El coeficiente de proporcionalidad es una magnitud caracterstica de la sustancia de que

se trate y se denomina coeficiente de conductividad trmica.

La frmula anterior puede establecerse experimentalmente y expresa relaciones de

proporcionalidad fciles de comprender; el signo menos se debe a que Qy Ttienensignos contrarios (cuando el calor disminuye la temperatura aumenta y viceversa). De

acuerdo con esa frmula, podemos escribir:

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Esta expresin nos permite definir el coeficiente de conductividad trmica como la cantidad

de calor que por unidad de superficie y unidad de tiempo atraviesa una seccin de unabarra en la que existe una cada de temperatura(gradiente trmico) constante de un grado

or metro de longitud.

En unidades del Sistema Internacional de unidades este coeficiente debe medirse en Jm-

1s-1kelvin-1, pero en la prctica, a menudo se expresa en calcm-1s-1C-1.

Transmisin por conveccin

A diferencia de lo que ocurre con los slidos, en los fluidos (lquidos y gases) slo una parte

mnima del calor se transfiere por conduccin. La mayor parte se transmite por conveccin,

que es una forma de transferencia generalmente ms rpida que aqulla.

Conveccin es la transferencia del calor mediante el movimiento de las partculas del

propio fluido. De esta forma nos llega la mayor parte del calor cuando colocamos la mano

sobre una llama. Las molculas del aire transportan el calor en su movimiento.

La razn de este movimiento es simple; el fluido caliente se dilata, su densidad disminuye

y asciende, siendo reemplazado por fluido fro, ms denso, que desciende.

Las corrientes de conveccin pueden observarse calentando agua en un recipiente de vidrio

en cuyo fondo se ha colocado una sustancia colorante. As, puede apreciarse que este

transporte de energa trmica comporta la formacin de ciclos cerrados, con corrientes

ascendentes y descendentes de retorno.

El estudio de las leyes de la transmisin de calor por conveccin es muy complejo, debido

al gran nmero de factores que intervienen: diferencias de temperatura en el seno delfluido y entre ste y las paredes del recipiente que lo contiene; densidad, viscosidad, calor

especfico y conductividad trmica del fluido; naturaleza, forma y dimensiones del

recipiente.

Las corrientes de conveccin en los lquidos tienen aplicacin prctica en las calderas de

calefaccin, mientras que en los gases son responsables del tiro de las chimeneas.

Los vientos (y tambin algunas corrientes marinas) son debidos sobre todo a la formacin

de corrientes de conveccin originadas por el sobrecalentamiento de determinadas reas

respecto a otras.

Transmisin por radiacin

Si se pone la mano al lado o debajo de una vela o una lmpara de incandescencia, el calor

que se recibe por conduccin a travs del aire es prcticamente nulo, y por otra parte, la

mano se encuentra fuera de las corrientes de conveccin. La energa llega por radiacin.

La transmisin de energa trmica por radiacin tiene lugar a la velocidad de la luz (se

trata de ondas de la misma naturaleza que la luz) y no precisa de un medio material de

soporte, pudiendo producirse a travs del vaco.

Todos los cuerpos emiten energa por radiacin; esta emisin tiene lugar en forma de

radiaciones electromagnticas de longitud de onda superior (frecuencia inferior) a la de la

luz roja y que, por lo tanto, pertenecen a la regin del espectro correspondiente al

infrarrojo. Cuando la temperatura del cuerpo es muy elevada, como sucede con los cuerpos

incandescentes, la emisin de energa entra parcialmente en la regin de la radiacinvisible y, si la temperatura es tan alta como en el caso de la superficie del Sol (unos 7 000

C), la emisin puede producirse incluso en el ultravioleta.

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En general, la radiacin emitida, adems de depender de la temperatura del cuerpo,

depende de la naturaleza de la superficie emisora.

Fuente bibliogrfica: Gran Enciclopedia Interactiva

2007 EDITORIAL OCEANO

Cdigo documento: 175023

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