Transferencia de Calor: Tipos ¿Cómo Funciona?
¿Alguna vez te has preguntado cómo se produce la transferencia de calor? Vamos a desglosarlo de manera simple: la transferencia de calor, o transmisión térmica, es básicamente el fenómeno en el que la energía calórica se transfiere de un medio a otro. Esto pasa cuando dos objetos o sistemas a diferentes temperaturas se ponen en contacto. El calor se mueve del más caliente al más frío hasta que ambos alcanzan un equilibrio térmico. Así de sencillo.
Lo fascinante aquí es que la transferencia de calor no se puede detener por completo, pero sí se puede ralentizar. Puedes hacer esto usando aislantes o barreras. Pero, mientras haya una diferencia de temperatura en el universo, el calor siempre encontrará la manera de trasladarse. Y, dependiendo de las condiciones, esta transferencia puede ocurrir de tres maneras: por conducción, convección y radiación.
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Tipos de transferencia de Calor
1. Conducción
La conducción es la forma más directa de transferencia de calor. Se produce cuando las partículas de un material tocan las de otro, sin que haya movimiento de materia entre ellos. Este fenómeno puede darse en sólidos, líquidos o gases, aunque en los últimos dos, la convección suele ser la más común.
La cantidad de calor que se transfiere por conducción se puede entender a través de la Ley de Fourier. Esta ley dice que la velocidad de transferencia de calor es proporcional al gradiente de temperatura presente. Un ejemplo práctico de esto es cuando usas una cocina eléctrica. La hornalla se calienta y transfiere ese calor a la sartén que pones sobre ella. Luego, la sartén calienta la comida. Pero cuidado, si tocas la sartén caliente, sentirás ese calor en tu piel de inmediato. ¡Eso sí que duele!
2. Convección
Pasemos a la convección. Aunque es similar a la conducción, aquí estamos hablando de fluidos. La convección ocurre cuando un fluido recibe calor y se mueve, trasladando esa energía térmica dentro de su espacio. La Ley del enfriamiento de Newton nos dice que un cuerpo pierde calor a una velocidad que depende de la diferencia de temperatura entre el cuerpo y su entorno.
Imagina que estás calentando agua en una olla. El calor se transfiere desde el recipiente al agua en contacto con él. Esa agua caliente sube, permitiendo que el agua más fría baje, lo que resulta en un calentamiento uniforme. Así, la convección se asegura de que el calor se distribuya de manera efectiva en el líquido.
3. Radiación
Por último, llegamos a la radiación. Esta es la única forma de transferencia de calor que puede ocurrir sin contacto directo y también sin un medio físico. ¿De qué estamos hablando? Cuando las partículas de un objeto se calientan, emiten energía en forma de radiación térmica. Esta radiación puede viajar incluso a través del vacío, como sucede en el espacio.
La radiación térmica se mide en función de la temperatura y la longitud de onda. Por lo general, los cuerpos emiten radiación ultravioleta, pero a temperaturas más altas pueden producir luz visible. La famosa Ley de Stefan-Boltzmann nos ayuda a calcular la cantidad de calor que se irradia.
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Ejemplo de transferencia de Calor
Un claro ejemplo de radiación térmica que vemos todos los días es el Sol. A pesar de estar a 149,6 millones de kilómetros de la Tierra, su temperatura es tan alta que irradia luz y calor masivamente. Esa energía solar viaja a través del espacio, calentando y iluminando nuestro planeta, y lo hace a través de todas las longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo.
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Así que ahí lo tienes, la transferencia de calor es un fenómeno fascinante que impacta nuestra vida diaria de muchas maneras. Desde cómo cocinamos hasta cómo el clima afecta nuestras actividades. A medida que seguimos descubriendo más sobre cómo el calor se mueve, podríamos encontrar formas innovadoras de aprovechar o gestionar esta energía térmica.
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