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Curso: Lecciones de física > Unidad 10
Lección 2: El calor específico y la transferencia de calor- Calor específico y calor latente de fusión y de vaporización
- La conducción de calor, la convección y la radiación
- La conducción de calor
- La conductividad térmica del metal y la madera
- La intuición detrás de la fórmula para la conductividad térmica
- ¿Qué es la conductividad térmica?
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¿Qué es la conductividad térmica?
Lee este artículo para aprender a determinar la razón a la cuál el calor se conduce a través de un material.
¿Qué es la conducción de calor?
Es molesto caminar en invierno sobre el azulejo del baño, pues se siente mucho más frío que la alfombra. Esto es interesante, ya que, a menudo, tanto la alfombra como el azulejo se encuentran a la misma temperatura (es decir, la temperatura en el interior de la casa). El hecho de que los materiales transfieren el calor a distintas tasas explica la diferencia en las sensaciones que experimentamos. El azulejo y la piedra conducen mucho más rápido el calor que las alfombras y las telas, así que se sienten más fríos en invierno porque transfieren el calor hacia afuera de tu pie a mayor velocidad de lo que lo hacen las alfombras.
En general, los buenos conductores de electricidad (metales como el cobre, el aluminio, el oro y la plata) también son buenos conductores de calor, mientras que los aislantes eléctricos (madera, plástico y hule) son malos conductores. La figura de abajo muestra las moléculas de dos cuerpos a diferentes temperaturas. La energía cinética (promedio) de una molécula en el cuerpo caliente es mayor que la del cuerpo frío. Si dos moléculas chocan, la molécula caliente transfiere energía a la fría. El efecto cumulativo de todas las colisiones resulta en un flujo neto de calor que va del cuerpo caliente al frío. A este tipo de transferencia de calor entre dos objetos en contacto le llamamos conducción de calor.
Imagen: las moléculas en dos cuerpos a diferentes temperaturas tienen distintas energías cinéticas promedio. Las colisiones que ocurren en la superficie de contacto transfieren energía de las regiones de alta temperatura a las de baja temperatura. (Crédito de la imagen: Openstax College Physics).
¿Cuál es la ecuación que describe la tasa de conducción de calor?
Hay cuatro factores ( , , , ) que afectan la tasa a la cual un material conduce calor. Estos se incluyen en la ecuación de abajo, que se dedujo y confirmó experimentalmente.
La letra representa el calor transferido al tiempo , es la constante de conductividad térmica del material, su sección transversal, la diferencia entre las temperaturas de un lado y otro de este y su grosor. En el diagrama de abajo podemos ver estos factores.
Imagen: la conducción de calor ocurre a través de cualquier material, representado aquí por una barra rectangular, sea una ventana de vidrio o la grasa de una morsa. (Image Credit: Openstax College Physics).
¿Qué representa cada término en la ecuación de conducción de calor?
Hay mucho que digerir en la ecuación de conducción de calor . Veamos uno por uno el significado de cada término.
¿Por qué los metales se sienten más fríos en el invierno y más calientes en el verano?
Los materiales con una mayor constante de conductividad térmica (como los metales y las piedras) conducen bien el calor en ambas direcciones; hacia adentro o hacia afuera del material. Si tu piel entra en contacto con un metal que está a una temperatura más baja, este absorbe rápidamente energía térmica de tu mano y se siente particularmente frío. Similarmente, si el metal está más caliente que tu mano, éste le transfiere calor rápidamente y se siente particularmente caliente.
Esta es la razón por la que en invierno sentimos frío el concreto bajo nuestros pies descalzos (el concreto absorbe calor rápidamente de nuestros pies), y lo sentimos caliente en el verano (el concreto transfiere calor rápidamente a nuestros pies).
¿Cómo se ven algunos ejemplos resueltos que involucran la conducción térmica?
Ejemplo 1: la renovación de una ventana
Una persona desea reemplazar la ventana de su casa, pero no quiere que cambien sus facturas de gas. La ventana original sobre la pared de la casa tiene área , grosor y está hecha de un vidrio con constante de conductividad térmica .
¿Cuál de los siguientes cambios puede hacerse en la ventana de tal forma que la tasa de conducción térmica sea igual a la de la ventana original (selecciona uno)?
Ejemplo 2: la pérdida de calor de una ventana
Una ventana de tu casa tiene de largo, de alto y de ancho. El vidrio tiene una constante de conductividad térmica de . Supón que la temperatura fuera de tu casa es de y de dentro de ella.
¿Cuántos de calor transfiere la ventana en una hora?
Solución:
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- En que problemas de uso cotidiano se usa la conduccion de calor(7 votos)
- La conducción de calor explica la mayor parte de las interacciones termodinámicas de nuestra vida (El tipo de ropa que utilizamos en cierto ambiente para estar cómodos, o más caliente, o más fríos, los materiales que se utilizan para cocinar, para beber, los materiales que se utilizan para construir casas, etc)(11 votos)
- Que siempre en presencia de calor habra una temperatura(1 voto)
- ¿cual es la formula que calcula el calor?(1 voto)
- Cómo afecta la conducción del calor al medio ambiente?(1 voto)
- si las ventanas tuvieran solo una dobles como seria su panel(1 voto)
- Que problema ocasiona el calor(1 voto)