Fundamentos de la Temperatura y Mecanismos de Transferencia de Calor
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Definición de Temperatura y Tipos de Termómetros
La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. La temperatura se mide con termómetros; los líquidos más usados en los termómetros son el mercurio y el alcohol tintado.
- Termómetros de mercurio: El mercurio es un metal líquido a temperatura ambiente. Se transforma en sólido a -39 °C.
- Termómetros de alcohol: Este tipo de termómetros resulta muy útil para temperaturas muy bajas, ya que el alcohol etílico se convierte en sólido a -114 °C.
El Equilibrio Térmico
Cuando dos sistemas o cuerpos que se encuentren en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energía térmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico.
Concepto de Calor y Unidades de Medida
El calor es la transferencia de energía de un sistema o cuerpo que se halla a mayor temperatura a otro de menor temperatura. El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos.
El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional (SI) su unidad es el julio (J). El proceso por el que se transmite el calor de un punto a otro de un sólido se denomina conducción.
Aislantes Térmicos y Convección
Los aislantes térmicos son todas las sustancias que transmiten lentamente la energía térmica de un punto a otro.
Convección es el proceso por el que se transfiere energía térmica de un punto a otro de cualquier fluido debido al movimiento del propio fluido. En el proceso de convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia.
Radiación Térmica
La radiación es el proceso de transferencia del calor por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío: radiación de radio, radiación de microondas, radiación infrarroja, radiación visible, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Todos los cuerpos materiales absorben radiaciones, pero también reflejan parte de ellas.
Ley de Newton del Enfriamiento
La Ley de Newton del enfriamiento establece que la rapidez con que se transfiere calor por el proceso de conducción a través de una pared aumenta con la diferencia de temperatura entre sus lados.
Resumen de los Modos de Transferencia de Calor
El calor puede transferirse mediante tres estados:
- Conducción: Se transmite energía térmica, pero no materia.
- Convección: Se transfiere energía térmica mediante el transporte de materia.
- Radiación: Los cuerpos emiten energía térmica que puede propagarse por el vacío.