Texto de fisica sobre el calor

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apuntes del calor y la teoría que le corresponde desde la perspectiva de la física

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El calor se puede transferir mediante conveccin, radiacin o conduccin, procesos pueden ocurrir al mismo tiempo, puede suceder que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

Conduccin trmica

La conduccin es una transferencia de calor entre los cuerpos slidos.

Radiador conduce el calor.Si una persona sostiene uno de los extremos de una barra metlica, y pone en contacto el otro extremo con la llama de una vela, de forma que aumente su temperatura, el calor se trasmitir hasta el extremo ms fro por conduccin.

Los tomos o molculas del extremo calentado por la llama, adquieren una mayor energa de agitacin, la cual se trasmite de un tomo a otro, sin que estas partculas sufran ningn cambio de posicin, aumentando entonces, la temperatura de esta regin. Este proceso contina a lo largo de la barra y despus de cierto tiempo, la persona que sostiene el otro extremo percibir una elevacin de temperatura en ese lugar.

Conveccin trmica

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un lquido o un gas, es casi seguro que se producir un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado conveccin.

Cuando un recipiente con agua se calienta, la capa de agua que est en el fondo recibe mayor calor (por el calor que se ha trasmitido por conduccin a travs de la cacerola); esto provoca que el volumen aumente y, por lo tanto, disminuya su densidad, provocando que esta capa de agua caliente se desplace hacia la parte superior del recipiente y parte del agua ms fra baje hacia el fondo.

El proceso prosigue, con una circulacin continua de masas de agua ms caliente hacia arriba, y de masas de agua ms fra hacia abajo, movimientos que se denominan corrientes de conveccin. As, el calor que se trasmite por conduccin a las capas inferiores, se va distribuyendo por conveccin a toda la masa del lquido.

La transferencia de calor en los gases y lquidos puede efectuarse por conduccin. El proceso de conveccin es el responsable de la mayor parte del calor que se trasmite a travs de los fluidos.

Debido a que el aire caliente tiende a subir y el aire fro a bajar, las estufas deben colocarse cerca del suelo (y los aparatos de aire acondicionado cerca del techo) para que la eficiencia sea mxima.

De la misma forma, la conveccin natural es responsable de la ascensin del agua caliente y el vapor en las calderas de conveccin natural, y del tiro de las chimeneas.

La conveccin tambin determina el movimiento de las grandes masas de aire sobre la superficie terrestre, la accin de los vientos, la formacin de nubes, las corrientes ocenicas y la transferencia de calor desde el interior del Sol hasta su superficie.

Radiacin trmica

La radiacin presenta una diferencia fundamental respecto a la conduccin y la conveccin: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vaco

Los procesos de conveccin y de conduccin slo pueden ocurrir cuando hay un medio material a travs del cual se pueda transferir el calor, mientras que la radiacin puede ocurrir en el vaco.

Si se tiene un cuerpo caliente en el interior de una campana de vidrio sin aire, y se coloca un termmetro en el exterior de la campana, se observar una elevacin de la temperatura, lo cual indica que existe una trasmisin de calor a travs del vaco que hay entre el cuerpo caliente y el exterior.