¿Qué es la transferencia de calor? - Tipos, caracteristicas y fórmula

Es un fenómeno de física que implica la transmisión de energía de un elemento a otro (caso del horno Josper). Sucede cuando dos materiales con temperaturas variantes son puestos en contacto, permitiendo que el flujo de energía vaya desde un punto a otro hasta lograr un equilibrio.

Existen 3 tipos de transferencia de calor (con sus propias características) y, aunque parezca imposible, te topas con uno de ellos en las actividades diarias (trabajo, hogar, escuela). La más conocida es la radiación, cuyo ejemplo más claro es el efecto de los rayos ultravioleta del Sol en la Tierra.

¿Qué es la transferencia de calor?

La transferencia de calor o térmica, es el fenómeno en física que consiste en transmitir energía de un material a otro. Se ocasiona cuando dos cuerpos con temples diferentes se ponen en contacto, lo que posibilita el flujo de energía desde el punto mayor grado al de menor hasta conseguir un equilibrio térmico donde se igualen los fluidos.

Un ejemplo de cómo funciona la transferencia de calor es la forma en la que afecta el comburente al combustible en el tetraedro de fuego. Este proceso es indetenible, pero es posible ralentizarlo (desacelerar).

¿Cuáles son las características de una transferencia de calor?

Su principal característica es que se trata de un proceso que ocurre solo cuando los medios a interactuar están a diferentes temples. Además, permite conseguir el traspaso de energía térmica (que no es calentura). Este concepto se relaciona solo con mesurar el fervor valiéndose o haciendo uso de unidades de medida.

¿Cuántos tipos de transferencia de calor existen?

En ingeniería, se considera que el calor fluye en dirección de mayor a menor temperatura. En la realidad, hay tres métodos o tipos mediante los que ocurre este intercambio: Conducción, radiación y convección.

De modo diario, se suele estar frente a estas tres maneras de transmisión de calor, en especial al calentar agua en casa, cocinar alimentos e incluso tomar el sol en la piscina o la playa. Conocer la diferencia entre ellas es tan importante como comprender el funcionamiento de algunos tipos de sistemas de calefacción.

¿Qué es la transferencia de calor por conducción?

La transferencia de calor por conducción ocurre a través del contacto directo entre partículas de un material con las de otro, sin necesidad de transmitir materia por medio de los cuerpos. Ocurre en distintos estados de agregación: líquido, sólido o gaseoso, aunque en este último se prefiere la convección.

La cantidad de calor cedida, está determinada por la conocida ‘Ley de Fourier’ que explica que la velocidad de transferencia de ardor a lo largo de un cuerpo es proporcional al gradiente de temperatura que hay en él.

Un ejemplo común puede apreciarse en una cocina de corriente: una hornilla se calienta debido a resistencias eléctricas y el calor se transfiere por conducción al sartén u cacerola que está sobre ella y a la vez, la olla hará lo mismo con el alimento que vayas a cocinar.

En otras circunstancias, también es apreciable, por ejemplo, cuando por accidente tocas un sartén caliente con el brazo o la mano: El fervor pasará a nuestra piel por contacto y terminará provocando una quemadura.

¿Qué es la transferencia de calor por radiación?

Este tipo de transferencia de calor (por radiación) es el único capaz de darse en ausencia de contacto y de medios físicos, es decir, en el vacío.

Esto debido a que su origen se encuentra en el movimiento de las partículas que están cargadas de la materia y que a su vez desencadenan la emisión de gránulos electromagnéticos. La irradiación térmica y su intensidad dependerá de la temperatura y la longitud de la onda de radiación.

Es común que los cuerpos que están en esa condición despidan difusión UV, pero a partir de grados centígrados específicos son capaces de desprender en un espectro visible, es decir, la luz. En caso de querer determinar la cantidad de calor irradiada, puede acudirse a la Ley de Stefan-Boltzmann.

De los mejores ejemplos de la radiación térmica es el Sol. Una estrella que, a pesar de estar a una distancia de 149,6 millones de kilómetros de la Tierra, su temple es tan monumental que es capaz de irradiar hacia el espacio grandes cantidades de luz y calor. La estrella y su temperatura son capaces de alcanzar la superficie de nuestro planeta y mantenerla caliente e iluminada con ondas hasta infrarrojas, pasando por el espectro visible.

¿Qué es la transferencia de calor por convección?

Es similar a la conducción, pero ocurre cuando un fluido recibe calor y se mueve con el fin de transferirlo dentro de un espacio en que se encuentra contenido. Es el transporte de acaloramiento provocado por el movimiento de gas o líquidos. Esta transmisión ocurre en los términos descritos por la Ley de Newton. Esta regla establece que: un cuerpo va perdiendo calor a un ritmo directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre él y su alrededor.

Un ejemplo de esta clase de transferencia, es agua en un bidón. El calor que se mueve por conducción desde el recipiente al líquido en él, será capaz de calentar la proporción que esté en contacto directo y que subirán hasta conseguir que las porciones de líquido frío ocupen el lugar de las calientes, logrando de esta manera, calentar el fluido.

¿Qué es la transferencia de calor en física?

Es un proceso de propagación de calor de un lugar a otro, que se produce cuando existe un gradiente calentador de temperaturas. El desarrollo se mantiene hasta el momento en que se logra el equilibrio térmico, con una propagación de energía y valiéndose de cambios en los grados, el volumen y la presión.

¿Cuál es la fórmula de la transferencia de calor?

La fórmula de este fenómeno es:

Δ T = T h − T c

En caso de que, las temperaturas sean idénticas entre sí, la tasa total de transferencia de calor será igual a cero. Debido a que la cantidad de colisiones aumenta con el crecimiento de la unidad, la conducción de ardor resulta proporcional al área de sección transversal (un segundo factor dentro de la ecuación).

Ejemplos de transferencia de calor

Conducción:

• Al colocar una cuchara metálica sobre el fuego, el calor se moverá desde el extremo en contacto hasta el otro.
• En caso de usar hielo en jugos, este se enfría porque el vaso le transmite calor al hielo y no al revés.
• Cuando se deposita agua caliente en una taza, esta última aumentará su temperatura.
• Al planchar camisas o pantalones, estos se encienden en el momento en que tienen contacto con el metal abrasador de las láminas.
• Emplear un soporte de madera con el fin de que actúe como un aislante entre un caldero y la mesa, esto evitará que se transfiera el calor.

Convección:

• Al calentar aire dentro de un globo (de los deseos o aerostático) el aire disminuye su valor de densidad y termina siendo liviano en comparación con el de su alrededor, circunstancia que le permite flotar.
• En caso de que tengamos chocolate de taza con leche sobre una hornilla funcional, ambos se calentarán por contacto y subirán hasta el límite de la olla, provocando una reacción o ciclo de calor entre toda la mezcla,
• Si se vierten dos líquidos, uno caliente y uno frío en un contenedor, el primero transmitirá su temperatura por convección al otro, hasta que los dos tengan la misma.
• Los sistemas de calefacción de hogares, son capaces de calentar el aire dentro de la máquina, lo que permite que circule en la habitación o salón dónde se encuentre. El aire caliente y hace que el frío se mueva desde arriba hacia abajo.
• El secador de pelo.
• El secador de manos de los baños públicos, se vale de un sistema que calienta el aire, llevando el calor al agua que se evapora en tus manos.

Radiación:

• El horno microondas, que es capaz de calentar alimentos y descongelarlos gracias a la emisión de rayos que son capaces de estimular el desplazamiento de moléculas de agua.
• Los termos que conservan el calor, gracias a sus paredes, absorben la temperatura del líquido y lo irradian de nuevo, logrando mantener el calor del interior.
• En una chimenea, el calor de las llamas llega hasta quienes estén cerca sin que deban tocarla o quemarse por la radiación que emiten.
• El rayo láser, que calienta el lugar donde se coloca.