2.2 Mecanismos de transmisión del calor

Has visto que el calor es un procedimiento para transferir energía entre sistemas, pero ¿cómo se realiza esta transferencia?

La transmisión de calor entre sistemas puede realizarse de tres formas diferentes:

1) Transmisión por conducción

Animación 3. © www.gcse.com

La transmisión por conducción se produce cuando la energía se propaga debido a los choques entre las partículas, de forma que en cada choque las partículas ceden parte de su energía cinética a las partículas con las que interaccionan, todo ello sin que haya transporte neto de materia.

Este tipo de transmisión es el que tiene lugar al calentar una barra metálica por un extremo: en ese punto las patículas del metal comienzan a moverse más rápidamente, chocan con las partículas vecinas y la energía se transmite hasta alcanzar el otro extremo, que aumenta su temperatura. Este tipo de transmisión es característico de los sólidos, ya que los líquidos conducen muy mal y los gases prácticamente no conducen. Dentro de los sólidos existen muy buenos conductores, como los metales y malos conductores, como la madera o el papel.

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En la conducción la energía se transporta debido a los choques entre partículas, pero sin que exista desplazamiento neto de materia.

2) Transmisión por convección

Animación 4. Oni Lukos, Creative commons

La transmisión por convección es típica de los fluidos. En él se produce un transporte de energía asociado al desplazamiento de las partículas con mayor velocidad, que desplazan a las más lentas. La razón es las diferencias de densidad que se producen al calentar el fluido.

La atmósfera o los océanos tienen dinámicas debidas a esta forma de transmisión de calor.


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En la convección la energía se propaga debido a la diferencia de densidad entre los fluidos calientes y fríos. En ella existe transporte de materia.

Imagen 8. R. Oostdy, Creative commons

En un fluido las zonas más calientes tienen mayor volumen y por tanto menor densidad, por lo que ascienden sobre las zonas más frías que por la misma razón descienden, dando lugar a las denominadas corrientes de convección, que provocan que la temperatura se iguale en todo el volumen. Este proceso tiene lugar tanto en el calentamiento de una cacerola o al caldear una habitación mediante la calefacción. La diferencia de densidades también es la responsable del vuelo de los globos aerostáticos, al ser menos denso el aire caliente contenido en el interior que el que hay en el exterior.

 

Imagen 9. Debivort
Creative commons

3) Transmisión por radiación

Los dos medios de transmisión anteriores precisan de un medio material, pero sin embargo recibimos continuamente la energía del Sol a través del vacío cósmico, por lo que deberá existir una tercera forma de transmisión del calor: se trata de la transmisión por radiación. Todos los cuerpos radian energía, tanto más cuanto mayor sea su temperatura.

En función de la temperatura, la radiación emitida puede ser visible o no. Así, a bajas temperaturas no es visible, mientras que al aumentar ésta el objeto comienza a brillar desde el rojo hasta el blanco. Este fenómeno permite determinar la temperatura de un cuerpo.

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La radiación es la propagación de energía mediante ondas electromagnéticas que emiten todos los cuerpos por el hecho de tener temperatura por encima del cero absoluto. En ella se transporta energía sin transporte de materia.

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Imagen 10. Mepsyd,
uso educativo
Cuando queremos conservar un líquido caliente durante largo tiempo sin necesidad de suministrarle calor, utilizamos un termo como el de la imagen. ¿Sabrías explicar su funcionamiento? ¿Funcionará igual para mantener un líquido frío?