Conducción, convección y radiación: 3 tipos de transferencia de calor La conducción, la convección y la radiación son las tres formas de transferencia del calor. El calor es la energía que pasa de un cuerpo o sistema a otro.
La transferencia de calor solo se produce cuando existe una diferencia de temperatura entre dos cosas.En la conducción, la transferencia de calor ocurre cuando un cuerpo u objeto está en contacto con otro. La convección, en cambio, se produce por movimiento de gases o líquidos a diferentes temperaturas.
Por su parte, la radiación es una transferencia de calor sin que los cuerpos estén en contacto. Por eso, esta se da mediante la emanación de energía a través de ondas electromagnéticas. Un ejemplo que ilustra esto sería el de una olla de agua hirviendo: el fuego calienta la olla (radiación), el metal de la olla calienta el agua (conducción) y el agua caliente sube por efecto del calor (convección).
Conducción | Convección | Radiación | |
---|---|---|---|
Definición | Forma de transferencia del calor por contacto. | Forma de transferencia del calor por movimiento de materia. | Forma de transferencia del calor por ondas electromagnéticas. |
Dirección de transferencia | De mayor a menor temperatura | ||
Mecanismo | Movimiento de átomos dentro de un cuerpo | Movimiento de gases y líquidos por diferencia de temperatura | Propagación de ondas electromagnéticas en el espacio |
Ejemplos | El mango de una olla de aluminio sobre una hornilla encendida | Los sistemas de calefacción domésticos | El calor del Sol |
¿Cómo se transmite el calor por contacto?
¿Cómo se transfiere el calor? Una rama muy interesante de la física es la termodinámica, especialmente para comprender el funcionamiento de los compresores de aire. En este artículo hablaremos sobre la transferencia de calor, siguiendo nuestra, Cualquier diferencia de dentro de un cuerpo o entre diferentes cuerpos o sistemas conlleva una transferencia de calor, hasta que se alcanza un equilibrio de temperatura. Esta transferencia de calor se puede producir de tres maneras diferentes:
a través de la conducción a través de la convección a través de la radiación
En situaciones reales, la transferencia de calor se produce simultáneamente, aunque no por igual en las tres formas. La conducción es la transferencia de calor por contacto directo de partículas. Se produce entre cuerpos sólidos o entre finas capas de un líquido o gas. Los átomos vibratorios emiten una parte de su energía cinética a los átomos adyacentes que vibran menos. La convección es la transferencia de calor entre una superficie sólida caliente y el fluido estacionario o en movimiento adyacente (gas o líquido), reforzado por la mezcla de una porción del fluido con el resto. Se puede producir como convección libre, por movimiento natural en un medio como resultado de las diferencias de densidad debido a las diferencias de temperatura. La radiación es la transferencia de calor a través del espacio vacío. Todos los cuerpos con una temperatura superior a 0 °K emiten calor por radiación electromagnética en todas las direcciones. Cuando los rayos de calor alcanzan un cuerpo, parte de la energía se absorbe y se transforma para calentar ese cuerpo.
Los rayos que no se absorben pasan a través del cuerpo o se reflejan en él. En situaciones reales, la transmisión de calor es la suma de la transferencia de calor simultánea a través de la conducción, la convección y la radiación. La transmisión de calor en un intercambiador de calor es, en cada punto, una función de la diferencia de temperatura predominante y del coeficiente de transferencia de calor total.
Requiere el uso de una diferencia de temperatura media logarítmica Өm, en lugar de una aritmética lineal ΔT. La diferencia de temperatura media logarítmica se define como la relación entre las diferencias de temperatura en los dos lados de conexión del intercambiador de calor según la expresión:
¿Qué objetos transmiten calor?
¿Qué es la conducción de calor? – Es molesto caminar en invierno sobre el azulejo del baño, pues se siente mucho más frío que la alfombra. Esto es interesante, ya que, a menudo, tanto la alfombra como el azulejo se encuentran a la misma temperatura (es decir, la temperatura en el interior de la casa).
- El hecho de que los materiales transfieren el calor a distintas tasas explica la diferencia en las sensaciones que experimentamos.
- El azulejo y la piedra conducen mucho más rápido el calor que las alfombras y las telas, así que se sienten más fríos en invierno porque transfieren el calor hacia afuera de tu pie a mayor velocidad de lo que lo hacen las alfombras.
En general, los buenos conductores de electricidad (metales como el cobre, el aluminio, el oro y la plata) también son buenos conductores de calor, mientras que los aislantes eléctricos (madera, plástico y hule) son malos conductores. La figura de abajo muestra las moléculas de dos cuerpos a diferentes temperaturas.
La energía cinética (promedio) de una molécula en el cuerpo caliente es mayor que la del cuerpo frío. Si dos moléculas chocan, la molécula caliente transfiere energía a la fría. El efecto cumulativo de todas las colisiones resulta en un flujo neto de calor que va del cuerpo caliente al frío. A este tipo de transferencia de calor entre dos objetos en contacto le llamamos conducción de calor,
Imagen: las moléculas en dos cuerpos a diferentes temperaturas tienen distintas energías cinéticas promedio. Las colisiones que ocurren en la superficie de contacto transfieren energía de las regiones de alta temperatura a las de baja temperatura. (Crédito de la imagen: Openstax College Physics),
¿Qué es transmisión de calor ejemplos?
Radiación – Puede sentir la transferencia de calor del Sol. El espacio entre la Tierra y el Sol está en gran parte vacío, por lo que el Sol nos calienta sin posibilidad de transferencia de calor por convección ni conducción. Del mismo modo, a veces, se puede saber que el horno está caliente sin tocar la puerta ni mirar en su interior: puede que simplemente usted se caliente al pasar por el frente. Figura 1.28 La mayor parte de la transferencia de calor de este fuego a los observadores se produce a través de radiación infrarroja. La luz visible, aunque dramática, transfiere relativamente poca energía térmica. La convección transfiere la energía lejos de los observadores a medida que el aire caliente sube, mientras que la conducción es insignificante en este caso.
- La piel es muy sensible a la radiación infrarroja, por lo que se puede percibir la presencia de un fuego sin mirarlo directamente (créditos: Daniel O’Neil).
- La energía de la radiación electromagnética varía en un amplio rango, dependiendo de la longitud de onda: una longitud de onda más corta (o una mayor frecuencia) corresponde a una mayor energía.
Como se irradia más calor a mayor temperatura, las temperaturas más altas producen más intensidad en todas las longitudes de onda, pero especialmente en las más cortas. En la luz visible, la longitud de onda determina el color —el rojo tiene la longitud de onda más larga y el violeta la más corta—, por lo que un cambio de temperatura va acompañado de un cambio de color. Figura 1.29 a) Gráfico del espectro de las ondas electromagnéticas emitidas por un radiador ideal a tres temperaturas diferentes. La intensidad o tasa de emisión de la radiación aumenta drásticamente con la temperatura, y el espectro desciende en longitud de onda hacia las partes visibles y ultravioletas del espectro.
La parte sombreada indica la parte visible del espectro. Es evidente que el desplazamiento hacia el ultravioleta con la temperatura hace que el aspecto visible pase del rojo al blanco y al azul a medida que aumenta la temperatura. (b) Fíjese en las variaciones de color correspondientes a las variaciones de la temperatura de la llama.
La tasa de transferencia de calor por radiación también depende del color del objeto. El negro es el más eficaz, y el blanco es el menos eficaz. En un día claro de verano, el asfalto negro de un estacionamiento está más caliente que la acera gris adyacente, porque el negro absorbe mejor que el gris ( Figura 1.30 ).
Lo contrario también es cierto: el negro irradia mejor que el gris. Así, en una noche clara de verano, el asfalto es más frío que la acera gris, porque el negro irradia la energía más rápidamente que el gris. Un objeto perfectamente negro sería un radiador ideal y un absorbente ideal, ya que captaría toda la radiación que cae sobre él.
Por el contrario, un objeto perfectamente blanco o un espejo perfecto reflejaría toda la radiación, y un objeto perfectamente transparente la transmitiría toda ( Figura 1.31 ). Dichos objetos no emitirían ninguna radiación. Matemáticamente, el color está representado por la emisividad e, Figura 1.30 El pavimento más oscuro está más caliente que el más claro (se ha derretido mucha más cantidad de hielo a la derecha), aunque ambos han estado a la luz del sol durante el mismo tiempo. Las conductividades térmicas de los pavimentos son las mismas. Figura 1.31 Un objeto negro es buen absorbente y radiador, mientras que un objeto blanco, claro o plateado es mal absorbente y radiador. Para verlo, considere un objeto plateado y un objeto negro que pueden intercambiar calor por radiación y están en equilibrio térmico.
Sabemos por experiencia que se mantendrán en equilibrio (resultado de un principio que se analizará ampliamente en la sección Segunda ley de la termodinámica ). Para que la temperatura del objeto negro se mantenga constante debe emitir tanta radiación como la energía que absorbe, por lo que debe ser tan bueno radiando como absorbiendo.
Consideraciones similares muestran que el objeto de plata debe irradiar tan poco como lo que absorbe. Así, una propiedad, emisividad, controla tanto radiación como absorción. Por último, el calor irradiado es proporcional a la superficie del objeto, ya que cada parte de la superficie irradia.
- Si se desmenuzan las brasas de una hoguera, la radiación aumenta notablemente debido al incremento de la superficie radiante.
- La tasa de transferencia de calor por radiación emitida se describe mediante la ley de Stefan-Boltzmann de radiación : P = σ A e T 4, P = σ A e T 4, donde σ = 5,67 × 10 −8 J/s · m 2 · K 4 σ = 5,67 × 10 −8 J/s · m 2 · K 4 es la constante de Stefan-Boltzmann, una combinación de constantes fundamentales de la naturaleza; A es la superficie del objeto; y T es su temperatura en kelvins.
La proporcionalidad a la cuarta potencia de la temperatura absoluta es una dependencia de la temperatura notablemente fuerte. Permite detectar incluso pequeñas variaciones de temperatura. Las imágenes denominadas termógrafos se pueden usar en la medicina para detectar regiones de temperatura anormalmente alta en el cuerpo, tal vez indicativas de enfermedad. Figura 1.32 Una termografía de parte de un edificio muestra las variaciones de temperatura, e indica dónde es más intensa la transferencia de calor al exterior. Las ventanas son una de las principales regiones de transferencia de calor al exterior de las viviendas (créditos: Ejército de los EE. UU.). La ecuación de Stefan-Boltzmann solo necesita un ligero refinamiento para tratar un caso sencillo de absorción de radiación de un objeto de su entorno. Suponiendo que un objeto con una temperatura T 1 T 1 está rodeado de un ambiente con temperatura uniforme T 2 T 2, la tasa neta de transferencia de calor por radiación es P neta = σ e A ( T 2 4 − T 1 4 ), P neta = σ e A ( T 2 4 − T 1 4 ), 1.10 donde e es la emisividad del objeto solo. En otras palabras, no importa si el entorno es blanco, gris o negro: el equilibrio de la radiación que entra y sale del objeto depende de su capacidad de emisión y absorción. Cuando T 2 > T 1, T 2 > T 1, la cantidad P neta P neta es positiva, es decir, la transferencia de calor neta es de caliente a frío. Antes de hacer un ejemplo, tenemos que discutir una complicación: diferentes emisividades a diferentes longitudes de onda. Si la fracción de radiación incidente que refleja un objeto es la misma en todas las longitudes de onda visibles, el objeto es gris; si la fracción depende de la longitud de onda, el objeto tiene algún otro color. Por ejemplo, un objeto rojo o rojizo refleja la luz roja con más intensidad que otras longitudes de onda visibles. Como absorbe menos rojo, irradia menos rojo cuando está caliente. La reflexión y absorción diferencial de longitudes de onda fuera del rango visible no tiene ningún efecto sobre lo que vemos, pero pueden tener efectos físicamente importantes. La piel es un buen absorbente y emisor de radiación infrarroja, con una emisividad de 0,97 en el espectro infrarrojo. Así, a pesar de las evidentes variaciones en el color de la piel, todos somos casi negros en el infrarrojo. Esta alta emisividad infrarroja es la razón por la que podemos sentir tan fácilmente la radiación en nuestra piel. También es la base de la eficacia de los visores nocturnos que utilizan las fuerzas del orden y los militares para detectar seres humanos.
¿Qué es conducción y 3 ejemplos?
Qué es la conducción del calor – La conducción es una forma de transferir el calor entre dos cuerpos cuando están en contacto o en el momento que el calor dentro de un mismo cuerpo pasa de un lado a otro. El ejemplo perfecto es cuando calientas una barra de hierro en el fuego.
Al principio solo un extremo está caliente, después, el calor recorre todo el cuerpo hasta llegar a la otra punta que no está en contacto con la fuente de calor. El mecanismo de la conducción del calor se basa en el movimiento que hacen los átomos, Estos comienzan a agitarse y moverse mucho más rápido a medida que sube la temperatura.
Además, empujan a los átomos vecinos y les dan calor. La capacidad que tienen los materiales para conducir el calor es conocido como conductividad térmica. No todos los materiales tienen la misma y eso es importante, por ejemplo, para la construcción de una casa (la madera tiene baja conductividad térmica).
¿Qué tipo de transferencia de calor utiliza una plancha de ropa?
Además de la convección, debido al vapor generado por la plancha. El calor se produce en una resistencia colocada en el interior de la plancha que con el paso de la corriente eléctrica se calentaba.
¿Qué tipo de transferencia de calor es una tostadora de pan?
3. El Calor Por Radiación en el Tueste de Café – La radiación es la liberación de energía “mediante un proceso de radiación electromagnética, debido al movimiento vibratorio y rotatorio de sus moléculas y átomos”, explica Candice. El ejemplo de radiación probablemente más conocido es el calor del sol que pasa a través del espacio para calentar nuestro planeta.
Con la tecnología actual, es difícil medir el calor por radiación y es casi imposible controlarlo en el tueste del café. Incluso las tostadoras que están equipados con quemadores infrarrojos emplean calor infrarrojo para calentar un cilindro (conducción) y el aire (convección), sin aplicar directamente calor por radiación.
Por lo tanto, cuando se trata de radiación, es mejor simplemente aceptar su presencia y dejarla ahí. Muestras de café tostado. Crédito: Evan Gilman para Royal Coffee
¿Qué material transmite más rápido el calor?
El cobre y el aluminio son los metales que tienen el mayor potencial de conductividad térmica.
¿Cómo se transmite el calor por convección ejemplos?
Ejemplos de convección térmica – En estos ejemplos se puede observar el proceso de transferencia de calor mediante convección:
Las estufas funcionan por convección: El aire caliente sale de ellas, al tener menor densidad se transporta hacia la parte superior del ambiente mientras transporta el calor. Los secadores de pelo funcionan mediante convección forzada: El aire ingresa y se mueve mediante la fuerza de un ventilador. El funcionamiento de globos aerostáticos se basa en la convección: El aire caliente dentro del globo tiene menor densidad que el aire atmosférico, por lo que provoca que se mantenga en el aire. Asimismo, para subir el globo aún más se sigue calentando el aire, y para que el globo pueda descender, la temperatura se va bajando.
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Las ventanas del baño que tienen vapor condensado en ellas es por la diferencia de temperatura entre el vapor caliente y la superficie fría de la ventana. Al calentar una olla con agua, el líquido depositado en el fondo se calentará, moviéndose hacia arriba y transmitiendo el calor a las capas superiores. Al abrir la puerta del horno, el aire caliente sale con velocidad hacia el aire atmosférico debido a la convección. Los barcos y buques de caldera emiten calor por convección. Los ventiladores generan de forma forzada convección, al agitar el aire y hacer que el aire caliente se disipe mediante esta corriente.
¿Qué tipo de transferencia de calor utiliza una fogata?
Convección – El calor es transportado por las columnas de aire caliente que ascienden, debido a diferentes densidades que resultan del gradiente de temperatura en la zona cercana al incendio. Las columnas conectivas combinadas con el viento colaboran a la dispersión de las partículas combustibles incandescentes que vuelan en su interior, llamadas pavesas.
¿Cuáles son los diferentes tipos de calor?
Tres formas de transmisión de calor: radiación, conducción y convección – En muchas ocasiones confundimos los conceptos calor y temperatura en el lenguaje cotidiano. Por eso es fundamental distinguirlos ya que la temperatura es una magnitud física que se refiere a la sensación de frío o calor al tocar alguna sustancia.
- En cambio, el calor es una transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, producida por una diferencia de temperatura.
- Cuando dos cuerpos tienen distintas temperaturas y se ponen en contacto entre sí, se produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos físicos:
La conducción, Consiste en la transferencia de calor entre dos puntos de un cuerpo que se encuentran a diferente temperatura sin que se produzca transferencia de materia entre ellos. Los mejores conductores de calor son metales, en cambio, el aire es un mal conductor del calor. Los objetos que son malos conductores como el aire o plásticos se llaman aislantes. La radiación es el calor emitido por un cuerpo debido a su temperatura, en este caso no existe contacto entre los cuerpos, ni fluidos intermedios que transporten el calor. Simplemente por existir un cuerpo A (sólido o líquido) a una temperatura mayor que un cuerpo B existirá una transferencia de calor por radiación de A a B. La convección es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural, producida solo por las diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba. Sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio.
¿Qué es la conducción y la convección?
En la conducción, la transferencia de calor ocurre cuando un cuerpo u objeto está en contacto con otro. La convección, en cambio, se produce por movimiento de gases o líquidos a diferentes temperaturas.
¿Qué es la conducción convección y radiación?
Conducción : transmisión de calor por contacto sin transferencia de materia. Convección : transmisión de calor por la transferencia de la propia materia portadora del calor. Radiación : transmisión de energía por medio de la emisión de ondas electromagnéticas o fotones.
¿Qué tipo de transferencia es la vela?
¿Por qué ocurre esto? – El movimiento de la espiral de papel se debe al calor de la vela. El aire que rodea la vela es menos denso que el resto provocando que este ascienda y genere una corriente de aire caliente. Esta corriente de aire provoca que la espiral de papel rote sobre su propio eje vertical.
Una vez que apagamos la vela, el movimiento del papel, se detiene. Este fenómeno se conoce en física como corrientes de convección y se producen debido a las diferencias de temperatura y densidad del aire. A través de este proceso, los materiales al calentarse se vuelven más ligeros, reduciendo su densidad, y provoca que el aire que se crea a su alrededor provoca su ascensión.
Y por el contrario aquellos más fríos, con más densidad, tienden a hundirse. Las corrientes de convección se dan de forma constante en el manto terrestre provocando el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra. Sin embargo, este fenómeno también se da en la atmósfera y tiene una gran importancia para el clima.
- Y es que a medida que se caliente el aire, este tiende a subir y permite que el aire fresco fluya en la parte inferior.
- Este fenómeno, junto al de rotación, es lo que provoca el viento en nuestro planeta.
- Las corrientes de convección también se producen en aguas profundas y son las responsable de las corrientes oceánicas,
Otro ejemplo en el que podemos observar claramente el efecto de las corrientes de convención es cuando calentamos agua en una olla. Cuando el agua comienza a hervir en su interior, la fuente de calor transmite energía a las moléculas de agua que se mueven a gran velocidad.
Cuando introducimos cualquier alimento, veremos como la temperatura y la densidad del agua disminuye. A lo largo de la cocción, el calor hace que el agua se desplace hacia la parte superior y parte de estas moléculas se conviertan en vapor. Si te ha gustado este experimento, te invitamos a seguir aprendiendo sobre las principales leyes de la física y la química a través de otros sencillos experimentos.
De la corrientes de convección con un papel y un vela, hasta el hielo imposible de derretir en el que conocerás más sobre la polaridad del agua.
¿Cuál es la transferencia de calor de una vela?
Conducción de calor – Cuando calentamos un extremo de una barra de hierro, el calor se transfiere al lado opuesto por conducción. La transferencia de calor por conducción se produce cuando los objetos con diferentes temperaturas están en contacto o dentro de un mismo objeto sólido.
- Esto se debe a que los sólidos tienen sus partículas más agrupadas y cercanas, a diferencia de los líquidos y gases, cuyas partículas tienen más espacio libre entre ellas.
- Por ejemplo, cuando tenemos una olla sobre una hornilla eléctrica, el calor se transfiere por conducción desde la hornilla al fondo de la olla.
En la misma olla se produce conducción del calor hacia las paredes y las asas de la misma. Algunos materiales conducen el calor más rápido que otros. Por ejemplo, el metal es mejor conductor que la madera. Esta propiedad se conoce como conductividad térmica y es una medida de la capacidad de conducir el calor de un material.
Cuando colocamos una cuchara de metal sobre una llama de fuego, el calor se va transmitiendo desde el extremo en contacto con la llama hasta el otro extremo. Cuando colocamos hielo dentro de un vaso, el vaso se enfría porque le está transmitiendo el calor al hielo; decir que el hielo le está transmitiendo el frío al vaso es incorrecto. Cuando se vierte agua caliente a una taza, esta se calienta por la transferencia de calor del agua a la taza. Al planchar la ropa, esta se calienta al entrar en contacto con el metal caliente de la plancha. El uso de un soporte de madera para que actúe de aislante térmico entre una olla caliente y la mesa, servirá para evitar que ocurra la transferencia de calor.
La transferencia de calor por convección es la forma de transferir el calor cuando un líquido o un gas se mueve. Los sólidos no pueden transportar calor por este mecanismo. Una forma de demostrar la transferencia de calor por convección es haciendo el siguiente experimento. Luego, colocamos un lado del tanque sobre una olla con agua hirviendo y el otro lado sobre unos cubos de hielo y quitamos el separador. A medida que el agua roja empieza a calentarse, veremos como sube y desplaza hacia abajo el agua azul fría.
El agua caliente sube transfiriendo el calor al agua fría. Por lo general, en la convección el calor fluye desde abajo hacia arriba. Esto se debe a que el fluido más caliente es menos denso por lo cual sube en el espacio en el que está contenido. La convección a menudo se acompaña con cambios de fases como cuando el sudor se evapora del cuerpo.
Cuando se calienta el aire dentro de un globo de los deseos, el aire caliente disminuye su densidad y por lo tanto es más liviano que el aire alrededor y puede flotar. Cuando tenemos leche en una olla sobre la hornilla encendida, la leche en contacto con la olla se calienta y se mueve hacia arriba, provocando que la leche de arriba baje y se caliente, en un ciclo hasta el punto en que hierve. Cuando se colocan en un recipiente agua fría y agua caliente, el agua caliente transmite el calor por convección al agua fría hasta que llegan a la misma temperatura. Cuando se usa el secador de pelo, sale aire caliente de forma forzada por el motor del aparato. Los sistemas de calefacción de los hogares calientan el aire alrededor del equipo haciendo circular el aire en la habitación. El aire caliente sube y desplaza el aire frío de la parte de arriba hacia abajo. El sistema de enfriamiento de los vehículos usa la convección para transferir el calor del motor al líquido refrigerante, que luego se enfría transmitiendo el calor al aire. El secador de manos de los baños calienta el aire que pasa soplando, transfiriendo el calor al agua que se evapora de las manos.
La transferencia de calor por radiación ocurre cuando no existe contacto entre los objetos. Esto se debe a las ondas electromagnéticas, como los rayos ultravioleta, los infrarrojos y las microondas. Por ejemplo, no necesitamos tocar la llama de una vela para sentir el calor que de ella proviene. La llama de una vela dentro de una lámpara emite calor por radiación. El calor transmitido por radiación viaja en el vacío, por lo que no necesita pasar por los materiales sólidos, líquidos o gases. Los cuerpos emiten calor por radiación. Esto se debe a las ondas infrarrojas, que pueden ser medidas para localizar los cuerpos “calientes”.
El calor del Sol llega a la Tierra (y a los otros planetas) por radiación. Los alimentos se calientan en el horno microondas por emisión de rayos que estimulan el movimiento de las moléculas de agua. Las paredes plateadas de los termos absorben el calor del contenido caliente y lo irradian de vuelta, manteniendo el calor interior del termo. Sentimos el calor de las llamas de una chimenea sin necesidad de tocarlas y quemarnos por la radiación de las mismas. El rayo láser calienta la superficie donde incide. Los radiadores eléctricos para calefacción emiten calor que se produce en su interior.
Vea también:
¿Cuál es la transferencia de calor de una taza de café?
Conducción. Cuando se coloca una cucharita en una taza de café caliente, notamos que a través de la cucharita pronto el extremo frío se calienta. Esta observación demuestra que el calor se conduce a través de la cucharita.
¿Qué tipo de transferencia es una plancha?
Planchas de Calor – La plancha de transferencia térmica traslada por medio de calor imágenes a superficies con tratamiento especial para la impresión. Comúnmente se conocen como prensas térmicas o planchas térmicas transfer, las cuales son utilizadas por personas dedicadas a la personalización a través de la técnicas de sublimación, serigrafía, transfer y textiles.
- Dependiendo el tipo de producto que vayas a personalizar deberás escoger una plancha de calor específica, por ejemplo, puede ser una plancha para playeras de transferencia térmica o para cerámicos, dependerá el tipo de artículo que necesites: tazas, gorras, platos, telas, etc.
- Al adquirir una plancha de calor debes evaluar algunos aspectos técnicos como: – Presión.
– Regulación de temperatura. – Regulación de tiempo. – Tipos de Aplicaciones. – Voltaje. Una vez seleccionada la plancha correcta recuerda seguir las instrucciones de uso, dado que no todas las planchas funcionan de la misma manera. En Think encontrarás planchas Transmatic de origen Italiano, estas realizan una presión uniforme dando un acabado único y de gran calidad. Comúnmente se conocen como prensas térmicas o planchas térmicas transfer, las cuales son utilizadas por personas dedicadas a la personalización a través de la técnicas de sublimación, serigrafía, transfer y textiles.
¿Qué tipo de mecanismo de transferencia de calor tiene un horno?
Las necesidades de las empresas actuales se enfocan en los procesos que les permitan las producciones en masa, de la forma más rápida, económica y sin tener que poner en riesgo la calidad de los productos finales. Dentro del área industrial es común encontrar los procesos que requieren calor, elevando las temperaturas de forma progresiva hasta alcanzar los grados ideales para poder obtener las funciones que se buscaban.
Uno de los hornos más comunes para procesos industriales es el horno de convección forzada, en el cual un gas (generalmente aire) fluye a través del horno para transferir el calor. El mecanismo de transferencia de calor por movimiento de la masa es lo que conocemos como convección, mientras que la convección forzada es el mecanismo de transferencia de calor entre una superficie y la atmósfera de una cámara, con un movimiento que fluye alrededor de la pieza transfiriendo el calor.
Los hornos de convección forzada deben contar con la capacidad de operar sin perder su homogeneidad, llevando el aire de una temperatura ambiente hasta los máximos niveles de calor, pero también de llevarlo a un punto intermedio. En estos hornos no todos los patrones de circulación de aire se aplican a un mismo proceso, ya que las cámaras de flujo tienen diseños horizontales, verticales y combinados.
- Al interior de los hornos de convección forzada se utiliza acero, después una capa de fibra aislante y el cuerpo exterior puede ser acero, u aluminio.
- Los hornos de convección son muy utilizados para el polimerizado de pinturas, o para los curados a temperaturas menores a 500°C.
- Cuando la temperatura del horno es superior a los 500C se recomienda el uso de acero inoxidable en el interior del horno, así como aumentar el grosor de la fibra aislante.
Un horno de convección forzada puede utilizarse a gas, electricidad o a vapor como fuente de energía, siendo el vapor el más recomendable para las bajas temperaturas; los hornos eléctricos o electro-térmicos son los más utilizados en las industria porque producen el calor de forma sencilla, al hacer pasar la corriente eléctrica a través de una resistencia que rodea al horno, calentando desde el exterior a través de una bobina enrollada en un material, que puede ser un tubo de material metálico o refractario.
Estos hornos se utilizan con el fin de controlar la temperatura con mayor precisión, ya que el tipo de resistencia que se utilicen puede ofrecer un mayor desempeño, siendo el principal inconveniente de estos hornos el costo de operación, pues el uso de electricidad representa un costo más elevado que con el uso de gas, que en vez de una resistencia utilizan un sistema generador de combustión del oxígeno y el gas, que produce una llama para calentar al interior del horno.
Los hornos de convección forzada suelen utilizar el sistema de gas, por lo que son una alternativa económica y eficaz para las industrias; los quemadores de estos hornos se pueden encontrar en diferentes tamaños y potencias, con lo que se puede satisfacer las necesidades especiales de cada industria o sector.
Además de estos quemadores, el horno a gas debe contar con suficiente aire que circule al interior, por lo que suelen contar con ventiladores que se ubican en las cámaras de circulación al exterior para evitar que la llama producida tenga contacto directo con las piezas que van a curarse en el horno.
Cuando buscamos un horno de convección, es muy importante tener en cuenta el tipo de aplicación y las características de las piezas y materiales con los que se van a trabajar, con el fin de utilizar la mejor opción, que brinde los resultados esperados y ayude a reducir los costes de operación.
Recordemos que los hornos que utilizan los procesos de convección llevan a las piezas a la temperatura de curado calentando el aire al interior de las cámaras, donde se pueden colocar piezas mediante el uso de resistencias eléctricas o de quemadores de gas y mejorar la circulación con sistemas especiales (que provocan la convección forzada) y que permiten las operaciones de forma continua o estática.
Además podemos encontrar otros hornos de curado, que son los infrarrojos y los de radiación; los hornos de paneles infrarrojos son hoy en día una forma más eficaz de complementar a los hornos de convección, se pueden utilizar para el curado de esmaltes o pinturas en polvo, secado se solventes, procesos de moldeo, calentamiento, incubado o termoformado.
- Estos hornos funcionan a través de energía infrarroja irradiada por el aire y re-direccionada y enfocada por un cuerpo cercano, sin un medio para transmitir la energía.
- Cuando la energía infrarroja se absorbe, la temperatura del recubrimiento incrementa y transmite el calor a la superficie por un proceso de conducción, por lo que los materiales de conductividad térmica absorben y distribuyen esta energía, por lo que aceleran los procesos y reducen los costes.
Suelen utilizarse previo al horno de convección, con el fin de que las piezas incrementen su calor y alcancen con mayor rapidez la temperatura de curado, que terminará con el proceso de convección. En Powder Tronic contamos con la mayor variedad de hornos para el curado, visítanos y encuentra aquí el que tu negocio necesita.
¿Qué tipo de transferencia de calor sucede dentro de tu hogar al encender el aparato de refrigeración en temporada de verano?
Probablemente mientras leáis estas líneas estaréis acalorados y os caerá más de una y de dos gotas de sudor si, igual que quien escribe este artículo, estos días de verano no disponéis en casa de un aparato de aire acondicionado. Para llevar un poco mejor el calor, aunque solo sea por sugestión, hoy hablaremos de la ciencia que hay detrás de uno de los inventos que más han ayudado a nuestras sociedades modernas a superar la canícula: la ciencia del aire acondicionado.
- ¿Qué ocurre en el interior de un aparato de aire acondicionado cuando lo conectamos? ¿Os habéis preguntado cómo consigue refrescar una habitación? La magia de estos chismes tiene poco de misterio y bastante de ciencia.
- Podríamos empezar refrescándonos con un poco de física.
- El primer principio de la termodinámica establece la ley de la conservación de la energía, según la cual la energía no puede ser creada ni destruida ; más bien, solo puede transformarse de una forma a otra de energía: por ejemplo, la fricción convierte la energía cinética en energía térmica.
El segundo principio de la termodinámica se refiere a la dirección de los procesos naturales y afirma que un proceso natural se ejecuta solo en un sentido, y no es reversible. Por ejemplo, el calor fluye espontáneamente de un cuerpo o materia caliente a uno de más frío, y nunca al revés, a menos que se aplique un trabajo mecánico en el sistema.
- Veamos cómo se aplica esto a un aparato de aire acondicionado.
- Este es un dispositivo o mecanismo diseñado para extraer calor de un área mediante un ciclo de refrigeración,
- El principio básico de la refrigeración consiste en que una sustancia química que denominamos refrigerante o fluido frigorígeno, y que tiene unas determinadas características que veremos a continuación, pasa del interior al exterior de un espacio, por ejemplo de una casa, y viceversa, absorbiendo y eliminando el calor durante el proceso.
El refrigerante empleado en los ciclos de refrigeración es una sustancia química, generalmente un fluido, que pasa por transiciones de fase, de líquido a gas y viceversa. Para ser un buen refrigerante, la sustancia utilizada debe pasar de estado líquido a gaseoso fácilmente.
Tiene que tener un punto de ebullición bajo: es decir, pasar de líquido a gas a bajas temperaturas. Estos cambios de estado y la energía implicada en ellos constituyen la base de la refrigeración que proporcionan los sistemas de aire acondicionado. El refrigerante absorbe calor cuando se encuentra en estado líquido y, como consecuencia, sufre un cambio de estado transformándose en un gas.
A continuación, el sistema fuerza que el refrigerante vuelva a estado líquido y, en este proceso, libera el calor que absorbió inicialmente. Y ya estará listo para volver a absorber otra vez el calor en un nuevo ciclo. Imaginemos que el refrigerante es como la sangre que circula por dentro del sistema de refrigeración: en el interior de la casa absorbe calor y lo suelta en el exterior.
Como resultado tendremos un ambiente interior más frío que el exterior. ¿Qué hay dentro de un aire acondicionado? Pero para entenderlo mejor vayamos por partes. Las de un sistema de aire acondicionado son básicamente cuatro: un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión, El evaporador es la parte que se encuentra dentro de casa.
Un ventilador hace pasar el aire caliente de la estancia que debemos enfriar a través de las bobinas del evaporador, por las que circula el refrigerante que, en este punto, es un líquido frío. Como decíamos, el calor siempre fluye de un material a alta temperatura a un material a baja temperatura.
- Dado que el evaporador está a una temperatura más baja que el aire que lo rodea, irá absorbiendo el calor circundante y, como consecuencia, enfriará el aire, que será retornado por un ventilador hacia la habitación.
- A medida que el refrigerante absorbe el calor del ambiente, aumenta su temperatura y se convierte en un gas: se evapora, eso sí, dentro de las tuberías del sistema de aire acondicionado.
A continuación, el refrigerante, en forma de vapor de baja presión, entra en el compresor, una de las dos partes del sistema junto con el condensador que se encuentra en la unidad ruidosa que hay en el exterior de la casa. Allí, como su nombre indica, el gas se comprime incrementando su presión y su temperatura.
En el compresor se produce un intercambio de energía entre la máquina y el fluido: el compresor ejerce trabajo para comprimir el gas y así aumenta su presión y energía cinética impulsándolo. A partir de aquí, el refrigerante, que ahora es un gas caliente a presión, entra en el condensador, donde va transfiriendo el calor hacia el ambiente exterior (que está a menos temperatura) y se condensa nuevamente a estado líquido de alta presión.
Por eso, cuando pasamos cerca de la parte exterior de un aparato de aire acondicionado notamos más calor. La parte externa del sistema de aire acondicionado posee un ventilador que hace circular aire por un intercambiador de calor que favorece que se disipe el calor más rápidamente.
Finalmente, la válvula de expansión regulará el flujo de refrigerante líquido otra vez hacia el evaporador, donde volverá a absorber calor del interior de la casa. La válvula tiene un orificio pequeño por donde pasa el refrigerante que hace que disminuya su presión y su temperatura hasta 4 grados centígrados.
¿Qué ocurre con la humedad? Los aparatos de aire acondicionado también ‘acondicionan’ el aire reduciendo la humedad y haciendo el ambiente más agradable. La cantidad de vapor de agua en el aire se relaciona con la forma en que nuestro cuerpo percibe el calor, ya que la evaporación del sudor de nuestra piel, que nos ayuda a eliminar el calor de nuestro cuerpo, se ve dificultada en un ambiente más húmedo.
La humedad del aire del interior de la casa se condensa encima de las bobinas del evaporador por la diferencia de temperatura y va goteando y es recogida en una bandeja, desde donde generalmente se elimina hacia el exterior por un tubo. Así ocurre que en los días de más humedad es cuando los aparatos de aire acondicionado producen más agua.
Impacto sobre el ozono y efecto invernadero Dos de los compuestos que fueron inicialmente más empleados como refrigerantes son los clorofluorocarbonos ( CFC ) y los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) por el hecho de que no sean inflamables ni tóxicos. Aún así, como gases son muy estables y permanecen en la atmósfera entre 50 y 200 años.
- Los CFC y HCFC en la estratosfera se disocian liberando cloro y de ahí su gran potencial destructor de la capa de ozono.
- Por esta razón, en 1987, en el marco del protocolo de Montreal los Estados firmantes acordaron un calendario para reducir su producción hasta llegar a su eliminación.
- Estos han sido sustituidos por otros compuestos como los hidrofluorocarburos (HFC) o los perfluorocarbonos (PFC) que, no suponen un riesgo para la capa de ozono porque no contienen cloro, pero sí que son gases de efecto invernadero con un potencial de calentamiento global similar al de los CFC y HCFC.
Nuevas alternativas En las últimas décadas, los científicos han investigado para encontrar alternativas más ecológicas, con menor potencial de calentamiento global, Entre ellas se cuenta el uso del metilpropano, promovido y desarrollado por Greenpeace junto con la empresa alemana Foron en los años noventa, bajo el nombre de Green Freeze, y de amplio uso en refrigeración doméstica y en neveras.
- Y curiosas alternativas en fase de investigación como una desarrollada en la Universidad de Singapur a base de agua que enfría el aire hasta 18 grados centígrados sin usar mucha energía, ni compresores, ni refrigerantes químicos, y que, adicionalmente, produce agua potable.
- La primera unidad de aire acondicionado eléctrica moderna fue inventada por el ingeniero estadounidense Willis Carrier en 1902, en Buffalo, Nueva York.
Desde entonces, no sabemos hasta qué punto el aire acondicionado ha cambiado nuestras sociedades modernas pero, por lo menos, podemos afirmar con toda rotundidad que es el invento que más ha contribuido a refrescarlas. -Ir al suplemento Tercer Milenio
¿Cuáles son las tres formas de transferencia de calor?
Tres formas de transmisión de calor : radiación, conducción y convección.
¿Qué es la conducción y la convección?
Conducción: transmisión de calor por contacto sin transferencia de materia. Convección: transmisión de calor por la transferencia de la propia materia portadora del calor. Radiación: transmisión de energía por medio de la emisión de ondas electromagnéticas o fotones.