Principios Esenciales de Temperatura y Transferencia de Calor
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La Temperatura
La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia.
La Temperatura y la Dilatación de los Cuerpos
Los cuerpos se dilatan cuando la temperatura es elevada, debido a que sus moléculas aumentan su agitación y, por lo tanto, se expanden.
¿Cómo se Mide la Temperatura?
Se mide con termómetros, midiendo la temperatura según la dilatación o contracción del líquido que contienen.
Líquidos más usados en termómetros: mercurio y alcohol tintado.
Las Escalas de Temperatura
- Escala Centígrada o Celsius: Se mide en grados y se utiliza para medir temperaturas ordinarias.
- Escala Kelvin o Absoluta: Es la escala real o física que se relaciona con el movimiento de las partículas.
El cero Kelvin es el cero absoluto, es decir, la temperatura más baja posible.
Por lo que:
- 0ºC = 273K
- 100ºC = 373K
Para pasar de grados centígrados a Kelvin, se suman 273:
Temperatura (Kelvin) = Temperatura (ºC) + 273
Calor y Equilibrio Térmico
El calor es la transferencia de energía de un cuerpo a mayor temperatura a otro de menor temperatura.
El equilibrio térmico es cuando dos cuerpos o sistemas se ponen en contacto e igualan su temperatura. Siempre, el cuerpo que está a mayor temperatura es el que transfiere la energía al otro.
Medición del Calor
El calor se mide en unidades de energía. La unidad del Sistema Internacional es el julio (J).
Pero la unidad tradicional es la caloría (cal).
1 cal = 4,184 J
Mecanismos de Transferencia de Calor
La transferencia de calor entre dos cuerpos o sistemas puede producirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación.
Conducción
La conducción es el proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un sólido. En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia.
La conductividad térmica es la capacidad de las sustancias para conducir el calor. Así se sabe si la materia es conductor térmico o aislante térmico:
- Los conductores térmicos son todas aquellas sustancias que transmiten rápidamente energía térmica.
- Los aislantes térmicos son todas las sustancias que transmiten lentamente la energía térmica.
Convección
La convección es el proceso por el que se transfiere energía térmica de un punto a otro de cualquier fluido (líquido o gas) debido al movimiento del propio fluido.
En el proceso de convección, se transmite energía térmica mediante el transporte de materia.
Radiación
La radiación es el proceso de transferencia del calor por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío. Todos los cuerpos materiales absorben radiaciones, pero también reflejan parte de ellas.
Ahorro y Eficacia Térmica
La rapidez con que se transfiere el calor mediante conducción térmica a través de las paredes de un material:
- Es mayor cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre ambos lados de las paredes.
- Es mayor cuanto mayor sea el área de dichas paredes.
- Es mayor cuanto mayor sea la conductividad térmica del material de las paredes.
- Es menor cuanto mayor sea el grosor de las paredes.