Transferencia de Energía Térmica: Conducción, Convección y Radiación

La transferencia de energía en forma de calor entre dos cuerpos distintos, o diferentes partes de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, se denomina transferencia de energía calorífica.

Conducción de Calor

Las cucharas de cocina suelen tener mangos de metal o plástico. Cuando usamos estos utensilios, a menudo es necesario sostenerlos con un protector, ya que el calor que se propaga a través de ellos puede causar quemaduras. Esto ocurre porque las moléculas en el extremo que entra en contacto directo con el sartén o la cacerola que estamos utilizando comienzan a vibrar con mayor intensidad, lo que significa que tienen más energía cinética. Una parte de esa energía se transmite a las moléculas cercanas que, al chocar entre sí, comparten su energía de manera continua, lo que resulta en un aumento de temperatura que se extiende a lo largo de toda la cuchara.

Esta transferencia de calor continúa mientras existe una diferencia de temperatura en uno de los extremos y se detiene cuando el estímulo desaparece y las temperaturas se igualan. A este proceso se le conoce como conducción y se define como la propagación del calor a través de un cuerpo sólido debido a las colisiones entre sus moléculas.

Convección

Cuando ponemos agua a calentar, se inicia el movimiento de esta en el interior del recipiente. El agua del fondo del recipiente recibe calor de la llama a través de la superficie metálica. Su temperatura se eleva, lo que provoca su expansión, aumentando el volumen pero disminuyendo su densidad en la porción del agua que se calienta. Este proceso de circulación se repite durante todo el proceso de calentamiento, lo que da lugar a lo que se conoce como corriente de convección.

Radiación

La principal fuente de radiación es el Sol. Estas ondas de calor atraviesan el vacío que existe entre la Tierra y el Sol, y son conocidas como rayos infrarrojos. Todos los cuerpos, al calentarse, emiten radiación calorífica, es decir, ondas electromagnéticas de energía proporcional a su temperatura.

Cuando un objeto recibe radiación, parte de esta se absorbe, mientras que otra parte se refleja. Los colores oscuros son aquellos que más absorben radiaciones.

La radiación se define entonces como la propagación de calor mediante ondas electromagnéticas, incluso en el vacío, a una velocidad de 300,000 km por segundo.

Espectro Electromagnético

Podemos clasificar y organizar las ondas electromagnéticas según su longitud de onda y frecuencia. Esta clasificación se denomina espectro electromagnético.

Biósfera

Es una de las cuatro capas que rodean la Tierra junto con la litosfera (rocas), hidrosfera (agua) y atmósfera (aire), y es la suma de todos los ecosistemas.

Transferencia de Energía entre la Tierra y el Sol

El calor que nos llega del Sol es por radiación. Las ondas caloríficas atraviesan el vacío entre la Tierra y el Astro Rey. A estas ondas se les llama rayos infrarrojos. Todos los cuerpos que se calientan emiten radiación de calor, es decir, ondas electromagnéticas con energía en proporción a su temperatura. Cuando un cuerpo caliente irradia calor, una parte de la energía se absorbe y otra se refleja. Los colores oscuros absorben más radiación que los claros. La energía solar se produce por reacción termonuclear de fusión.

La energía radiante que nos llega del Sol (energía calorífica) se aprovecha para el funcionamiento de celdas solares, destiladores solares, secadores solares, baterías solares, entre otros. Por ejemplo, hoy en día las baterías solares se utilizan en motores de autos eléctricos, en calculadoras de bolsillo e incluso en dispositivos eléctricos de las naves espaciales.

Energía Térmica

Es la energía cinética promedio de un conjunto muy grande de átomos o moléculas. Esta energía depende de la temperatura, que se relaciona con el movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias.

Temperatura

Es la medida de la energía térmica de una sustancia.

Transferencia de Calor

Es una energía y está en constante tránsito. Ejemplo: un palo de metal está caliente, en cambio, uno de madera está frío.