Física/Calorimetría/Propagación del calor

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Tabla de contenidos 1 Conducción térmica 2 Formas de propagación del calor 2.1 Conducción 2.2 Convección 2.3 Radiación

[editar] Conducción térmica

Para que el calor pase o se transmita de un cuerpo a otro, se requiere que los mismos estén a diferentes temperaturas. Sean A y B dos fuentes que se hallan separadas, siendo sus temperaturas T₁ y T₂ (T₁ mayor que T₂). El calor pasara desde A hacia B, hasta que se produzca el equilibrio térmico

[editar] Formas de propagación del calor

[editar] Conducción

Esta forma de transmisión del calor se origina en sólidos, en los cuales la energía térmica (en forma de energía cinética) se propaga por vibración de molécula a molécula.

La expresión que rige la transmisión del calor en la unidad de tiempo por conducción es , siendo:

λ el coeficiente de conductibilidad térmica que depende del material

A es el área de la barrera que permite la conducción térmica entre los sistemas

e es el espesor de muro

Si el flujo de calor es atraves de varias barreras, se puede generalizar la expresión para dar

[editar] Convección

Esta forma de propagación del calor se produce en los fluidos (líquidos y gases ) por un movimiento real de la materia .este movimiento se origina por la disminución de la densidad de los fluidos con el aumento de temperatura (los hace mas livianos por unidad de volumen) que produce un ascenso de los mismos al ponerse en contacto con una superficie mas caliente y un descenso en el caso de ponerse en contacto con una superficie mas fría. La expresión que rige la transmisión del calor por convección es

q = α(T₁ − T₂), siendo

q el flujo de calor por unidad de tiempo y superficie

α el coeficient de transmisión de calor

T₁ es la temperatura del fluido

T₂ es la temperatura del material en contacto con el líquido

[editar] Radiación

Todos los cuerpos irradian energía en forma de onda electromagnética , similares a las ondas de radio, rayos x , luz, etc. Lo único que difiere en estos distintos tipos de ondas es la longitud de onda o frecuencia. El calor por radiación al igual que estas ondas se propaga a la velocidad de la luz (3x10.000.000 m/ seg.) y no necesita de un medio para poder propagarse. Se transmite a través del vacío mejor que a través del aire ya que este siempre absorbe parte de la energía. La función que rige esta forma de propagación de la energía es la ley de Stefan – Boltzman

q = eσT⁴, siendo

q el flujo de calor por unidad de tiempo y superficie

e la emisividad de la superperficie y varía entre 0 y 1 (cuerpo negro)

σ es la constante de Stefan – Boltzman y vale

T es la temperatura absoluta del cuerpo

Todos los cuerpos irradian y reciben energía irradiada por otros cuerpos por lo tanto la energía neta irradiada es la diferencia entre la irradiada y la recibida la cual se expresa

, siendo

T₁ la temperatura del cuerpo 1

T₂ la temperatura del cuerpo 2

K el coeficiente de radiación mutua