Clase Asistida Semana N° 07: Transferencia de Calor
Clase Asistida Semana N° 07
Asistencia desde el 17/05/2010 hasta el 23/05/2010. Recuerden colocar Nombre, Apellido, C.I y SECCIÓN. Los comentarios en este blog están bajo moderación, es decir, yo los reviso antes de ser publicados. Si su asistencia es publicada, tenga la seguridad que ya la valide.
Transferencia de Calor
El calor tiende siempre a pasar de los cuerpos calientes a los fríos. Si varios cuerpos con temperaturas diferentes se encuentran en contacto térmico, los que están calientes se enfrían y los que están fríos se calientan, todos tienden a alcanzar una temperatura común. Este igualamiento de temperatura ocurre de tres formas: por conducción, por convección y por radiación.
Conducción:
Cuando colocamos una olla al fuego, notamos que la temperatura del fondo de la olla es mayor que la temperatura de su extremo, pero con el tiempo toda la olla poseera una misma temperatura. Ya que el calor penetra en la olla por el extremo que esta en contacto con la llama y se transmite a todo su largo.
A esta forma de transmisión de calor se le denomina conducción. El fuego hace que las moléculas se muevan con mayor rapidez en el fondo de la olla que se esta calentando, a causa de este incremento en el movimiento, las moléculas y los electrones libres chocan con sus vecinos, haciéndolo que a su vez se muevan más rápido. Estos a su tiempo chocan con sus vecinos y asi sucesivamente. El proceso continua hasta que el incremento en movimiento ha sido transmitido a toda las moléculas, con lo que todo el cuerpo queda caliente.
Que también conduce el calor un cuerpo depende del enlace eléctrico de la estructura molecular. Los sólidos cuyas moléculas tienen un electrón exterior "flojo" o "poco firme" conducen bien el calor (y la electricidad). Entre los sólidos, los metales son los mejores conductores de calor, ya que tienen electrones exteriores "más flojos". Por otra parte, la madera, el vidrio y el plástico, se les denomina materiales aislantes o aisladores, porque son deficientes conductores de calor.
Convección:
Los líquidos y los gases transmiten el calor principalmente con convección, la cual es una transmisión por medio de corrientes. Por ejemplo, el aire en contacto con una superficie caliente aumenta su temperatura, se expande y asciende (sube), proceso en el cual es sustituido por aire frio. Después que la columna de aire caliente sube, se enfría y desciende (baja), tras lo cual se repite el proceso.
La convección es propia de los fluidos, ya sea que se caliente agua en una olla o aire en un cuarto, el proceso es el mismo. Si se calienta el fluido en la parte inferior, sus moléculas aumentan su velocidad y se elevan, permitiendo que el fluido frio descienda a la parte inferior. De esta manera, las corrientes de convección, mantienen al fluido en movimiento conforme se calienta. Las corrientes de convección en la atmosfera dan por resultado los vientos.
En este video se evidencia las corrientes de convección, la parte derecha del tanque se encuentra a una menor temperatura que la parte izquierda, en el fondo se observan dos recipientes, el de la derecha contiene hielo y el de la izquierda agua caliente. Entonces, el azul representa la corriente fría, mientras que el rojo representa la corriente caliente.
Radiación:
Puede definirse en términos generales como la transferencia de energía por las rápidas oscilaciones de campos electromagnéticos en el espacio, estas oscilaciones viajan en forma de ondas.
Conforme se incrementa la temperatura de un objeto radiante, se incrementa el movimiento vibratorio de los electrones en los átomos. Entonces a menor temperatura menor será el número de ondas y viceversa. De esta forma llega el calor sol del a nuestra atmosfera y calienta la superficie terrestre.
Por último les dejo este video sobre las tres formas de tranferencia de calor:
Para validar su asistencia responda las siguientes preguntas:
1. Los esquimales viven en iglús, que son viviendas hechas de hielo y nieve, ¿Cómo se mantiene caliente el interior del iglú (en comparación con el exterior)?
2. ¿Cómo se producen los vientos?, explíquelo usando corrientes de convección
3. ¿Cómo funciona el radiador de un automóvil?
Todas las respuestas estuvieron muy bien!!
Copio y pego la de Niurka Peralta PQ001D:
"RESPUESTA # 1
Suelen lograrse unos 20 grados más que en el exterior y Lo que mantiene caliente el iglú no es el hielo en realidad sino la bolsa de aire que queda atrapada en su interior. El hielo, por su densidad, es un magnífico aislante, así que basta con que se caliente la estancia interior con el calor corporal y se cierre con alguna piel la entrada para que el aire interior, que ya está caliente, no salga. Aun así, la temperatura no suele subir de los 7ºC, y aunque dentro se haga fuego el frío exterior impide que se derrita la estructura. Tomando en cuenta q si el exterior entra en contacto con los habitantes del iglú les roba calor.
RESPUESTA # 2
Los vientos son producidos por diferencias en la temperatura del aire, y por tanto de la densidad, entre dos regiones de la Tierra ,el aire transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. Y se produce únicamente por medio de materiales fluidos. QUE al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura.
EN CONCLUSION: El viento se produce cuando una masa de aire se vuelve menos densa, al aumentar su temperatura, asciende y entonces, otra masa de aire más densa y fria se mueve para ocupar el espacio que la primera ha dejado.
El proceso que origina la convección en el seno de la atmósfera es sumamente importante y genera una serie de fenómenos fundamentales en la explicación de los vientos y en la formación de nubes, Todos los procesos y mecanismos de convección del calor atmosférico obedecen a las leyes físicas de la Termodinámica
RESPUESTA # 3
Antes de hablar de un radiador de automóvil, se debe tomar en cuenta que un radiador es un objeto intercambiador de calor, que aporta calor a otro objeto, o bien, a lugar, sin contar con la presencia de llamas.
El radiador de automóviles es la zona de disipación de calor y se conecta a canales desde el motor y la cabeza de cilindros, desde donde se bombea un líquido, típicamente una mezcla de agua con un anti-congelante. Su función es que el fluido circule por el motor, disipando el calor y llevándolo hacia el radiador, que a su vez disipa el calor usando el aire que entra por la toma delantera del vehículo; todo esto enfría el motor, lo cual es su fin."
Referencias:
Hewitt P. (1997). "Conceptos de Física". Editorial Limusa. México, 5ta reimpresión.
daliuska benabides dijo
Daliuska Benavides
CI 19 472 110
I001-D PQ
¿Cómo se mantiene caliente el interior del iglú (en comparación con el exterior)?
Suelen lograrse unos 20 grados más que en el exterior. Lo que mantiene caliente el iglú no es el hielo en sí, sino la bolsa de aire que queda atrapada en su interior. El hielo, por su densidad, es un magnífico aislante, así que basta con que se caliente la estancia con el calor corporal y se cierre con alguna piel la entrada para que el aire interior, que ya está caliente, no salga. Aun así, la temperatura no suele subir de los 7ºC, aunque dentro se haga fuego. El frío exterior impide que se derrita la estructura
¿Cómo se producen los vientos?, explíquelo usando corrientes de convección
La superficie no es calentada uniformemente por los rayos solares. La composición de la superficie varia de un sitio a otro; diferentes tipos y formas de rocas, suelos, agua, hielo y otros absorben y emiten energía a diferentes velocidades.
El aire al calentarse aumenta la energía cinética de las moléculas aumentando el volumen del gas. La densidad del aire disminuye y el movimiento es hacia arriba. Si ocurre lo contrario, se enfría, el volumen del aire disminuye, la densidad aumenta y la tendencia es a bajar. El calor fluye de zonas calientes a zonas frías. Este proceso se conoce como convección, que es el flujo de calor a zonas más frías utilizando un medio como el aire. El movimiento del aire en forma horizontal se conoce como viento.
¿Cómo funciona el radiador de un automóvil?
El radiador enfría al refrigerante cuando este alcanza una temperatura elevada. Es hecho de muchos conductos con aletas sobre ellos, a través de los cuales el refrigerante fluye antes de que retorne al motor. El radiador es enfriado por el aire que es aspirado por el ventilador o por el viento que golpea a este en el frente mientras que el vehículo se está moviendo.
18 Mayo 2010 | 01:27 AM