Energía térmica es el término que usamos para describir el nivel de actividad de las moléculas en un objeto. El aumento de la excitación está asociado, de una forma u otra, con un aumento de la temperatura, mientras que en los objetos fríos, los átomos se mueven mucho más lentamente.
Se pueden encontrar ejemplos de transferencia de calor en todas partes: en la naturaleza, la tecnología y la vida cotidiana.
Ejemplos de transferencia de calor
El mayor ejemplo de transferencia de calor es el sol, que calienta el planeta Tierra y todo lo que hay en él. En la vida cotidiana, puedes encontrar muchas opciones similares, solo que en un sentido mucho menos global. Entonces, ¿cuáles son algunos ejemplos de transferencia de calor en la vida cotidiana?
Estas son algunas de ellas:
- Cocina de gas o eléctrica y, por ejemplo, una sartén para freír huevos.
- Los combustibles de automoción, como la gasolina, proporcionan energía térmica al motor.
- La tostadora incluida convierte un trozo de pan en una tostada. Se asocia con radiantela energía térmica de la tostada, que extrae la humedad del pan y lo vuelve crujiente.
- Una taza caliente de cacao humeante calienta las manos.
- Cualquier llama, desde llamas de fósforos hasta incendios forestales masivos.
- Cuando se coloca hielo en un vaso de agua, la energía térmica del agua lo derrite, es decir, el agua misma es una fuente de energía.
- El radiador o el sistema de calefacción de su hogar proporciona calor durante los largos y fríos meses de invierno.
- Los hornos convencionales son fuentes de convección, por lo que los alimentos que se colocan en ellos se calientan y comienza el proceso de cocción.
- Puedes observar ejemplos de transferencia de calor en tu propio cuerpo, tomando un trozo de hielo en tu mano.
- La energía térmica está incluso dentro del gato, lo que puede calentar las rodillas del dueño.
Calor es movimiento
Los flujos de calor están en constante movimiento. Las principales formas de su transmisión se pueden llamar convención, radiación y conducción. Veamos estos conceptos con más detalle.
¿Qué es la conductividad?
Quizás, muchos hayan notado más de una vez que en una misma habitación las sensaciones al tocar el suelo pueden ser completamente diferentes. Es agradable y cálido caminar sobre la alfombra, pero si vas al baño con los pies descalzos, un frescor notable inmediatamente da una sensación de alegría. No donde hay calefacción por suelo radiante.
Entonces, ¿por qué se congela la superficie del mosaico? es todo porqueconductividad térmica. Es uno de los tres tipos de transferencia de calor. Siempre que dos objetos de diferente temperatura estén en contacto entre sí, la energía térmica pasará entre ellos. Los ejemplos de transferencia de calor en este caso incluyen los siguientes: sujetando una placa de metal, cuyo otro extremo se coloca sobre la llama de una vela, con el tiempo, puede sentir ardor y dolor, y en el momento en que toca la plancha. asa de una olla con agua hirviendo, te puedes quemar.
Factores de conductividad
La buena o mala conductividad depende de varios factores:
- El tipo y la calidad del material del que están hechos los objetos.
- La superficie de dos objetos en contacto.
- Diferencia de temperatura entre dos objetos.
- Grosor y tamaño de los artículos.
En forma de ecuación, se ve así: la tasa de transferencia de calor a un objeto es igual a la conductividad térmica del material del que está hecho el objeto, multiplicada por el área de superficie en el contacto, multiplicada por la diferencia de temperatura entre los dos objetos, y dividida por el espesor del material. Es simple.
Ejemplos de conductividad
La transferencia directa de calor de un objeto a otro se llama conducción, y las sustancias que conducen bien el calor se llaman conductores. Algunos materiales y sustancias no se adaptan bien a esta tarea, se denominan aislantes. Estos incluyen madera, plástico, fibra de vidrio e incluso aire. Como sabe, los aisladores en realidad no detienen el flujo.calor, pero simplemente disminuya la velocidad en un grado u otro.
Convección
Este tipo de transferencia de calor, como la convección, ocurre en todos los líquidos y gases. Puede encontrar tales ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y en la vida cotidiana. A medida que el líquido se calienta, las moléculas del fondo ganan energía y se mueven más rápido, lo que resulta en una disminución de la densidad. Las moléculas de fluido caliente comienzan a moverse hacia arriba mientras que el refrigerante (el líquido más denso) comienza a hundirse. Después de que las moléculas frías alcanzan el fondo, nuevamente reciben su parte de energía y nuevamente tienden hacia la parte superior. El ciclo continúa mientras haya una fuente de calor en el fondo.
Los ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza se pueden dar de la siguiente manera: con la ayuda de un quemador especialmente equipado, el aire caliente, llenando el espacio de un globo, puede elevar toda la estructura a una altura suficientemente alta, la cosa es que el aire caliente es más ligero que el aire frío.
Radiación
Cuando te sientas frente al fuego, te calienta el calor que emana de él. Lo mismo sucede si acercas la palma de tu mano a una bombilla encendida sin tocarla. También te sentirás cálido. Los mayores ejemplos de transferencia de calor en la vida cotidiana y la naturaleza están liderados por la energía solar. Todos los días, el calor del sol atraviesa 146 millones de kilómetros de espacio vacío hasta llegar a la Tierra misma. Es la fuerza impulsora detrás de todas las formas y sistemas de vida que existen en nuestro planeta hoy. Sin este modo de transmisión, estaríamos en un gran problema y el mundo no sería el mismo que somos.lo conocemos.
La radiación es la transferencia de calor mediante ondas electromagnéticas, ya sean ondas de radio, infrarrojos, rayos X o incluso luz visible. Todos los objetos emiten y absorben energía radiante, incluida la propia persona, pero no todos los objetos y sustancias hacen frente a esta tarea de la misma manera. Se pueden considerar ejemplos de transferencia de calor en la vida cotidiana utilizando una antena convencional. Por regla general, lo que irradia bien también es bueno para absorber. En cuanto a la Tierra, recibe energía del sol y luego la devuelve al espacio. Esta energía de radiación se llama radiación terrestre y es la que hace posible la vida en el planeta.
Ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza, la vida cotidiana, la tecnología
La transmisión de energía, en particular la térmica, es un área de estudio fundamental para todos los ingenieros. La radiación hace que la Tierra sea habitable y proporciona energía solar renovable. La convección es la base de la mecánica, es responsable del flujo de aire en los edificios y del intercambio de aire en las casas. La conductividad te permite calentar una olla con solo ponerla al fuego.
Numerosos ejemplos de transferencia de calor en la tecnología y la naturaleza son obvios y se encuentran en todo el mundo. Casi todos ellos juegan un papel importante, especialmente en el campo de la ingeniería mecánica. Por ejemplo, al diseñar el sistema de ventilación de un edificio, los ingenieros calculan la transferencia de calor del edificio que lo rodea, así como la transferencia de calor interna. Además, seleccionan materiales que minimizan o maximizan la transferencia de calor.a través de componentes individuales para optimizar la eficiencia.
Evaporación
Cuando los átomos o moléculas de un líquido (como el agua) se exponen a un volumen significativo de gas, tienden a pasar espontáneamente a un estado gaseoso oa evaporarse. Esto se debe a que las moléculas se mueven constantemente en diferentes direcciones a velocidades aleatorias y chocan entre sí. Durante estos procesos, algunos de ellos reciben energía cinética suficiente para repelerse de la fuente de calor.
Sin embargo, no todas las moléculas tienen tiempo de evaporarse y convertirse en vapor de agua. Todo depende de la temperatura. Entonces, el agua en un vaso se evaporará más lentamente que en una sartén calentada en la estufa. El agua hirviendo aumenta considerablemente la energía de las moléculas, lo que a su vez acelera el proceso de evaporación.
Conceptos básicos
- La conductividad es la transferencia de calor a través de una sustancia por contacto directo de átomos o moléculas.
- La convección es la transferencia de calor a través de la circulación de un gas (como el aire) o un líquido (como el agua).
- La radiación es la diferencia entre la cantidad de calor absorbido y reflejado. Esta habilidad depende mucho del color, los objetos negros absorben más calor que los objetos claros.
- La evaporación es el proceso por el cual los átomos o moléculas en estado líquido obtienen suficiente energía para convertirse en gas o vapor.
- Los gases de efecto invernadero son gases que atrapan el calor del sol en la atmósfera de la Tierra, produciendo un gas de efecto invernadero. Efecto. Hay dos categorías principales: vapor de agua y dióxido de carbono.
- Las fuentes de energía renovables son recursos ilimitados que se reponen rápida y naturalmente. Estos incluyen los siguientes ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología: vientos y energía solar.
- La conductividad térmica es la velocidad a la que un material transfiere energía térmica a través de sí mismo.
- El equilibrio térmico es un estado en el que todas las partes del sistema se encuentran en el mismo régimen de temperatura.
Aplicación práctica
Numerosos ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología (imágenes de arriba) indican que estos procesos deben estudiarse bien y servir para siempre. Los ingenieros aplican su conocimiento de los principios de la transferencia de calor, investigan nuevas tecnologías que están asociadas con el uso de recursos renovables y son menos destructivas para el medio ambiente. La clave es entender que la transferencia de energía abre infinitas posibilidades para soluciones de ingeniería y más.
