Conoce todo acerca de la transferencia de calor o transmisión de calor. El cual es un proceso físico de propagación de temperatura de una superficie a otra cuando están en contacto. También, la transferencia de calor de un objeto a otro depende de la diferencia de temperaturas de ambos, aunque esta no puede detenerse solo ralentizar su proceso.
¿Qué es la Transferencia de Calor?
Se trata de un proceso de propagación física del calor en distintos materiales y medios. El calor es una energía en movimiento, cuando esta alcanza a un objeto cercano o mantiene contacto, la energía se transfiere al otro objeto hasta equiparar gradualmente su temperatura, tal como lo establece el principio cero de la termodinámica. Este proceso permite la transmisión de energía de un objeto a otro resumida en calor.
Primera ley de la termodinámica, que establece la conservación de energía. Donde un objeto absorbe por transferencia energía térmica de otro objeto, el cual es capaz de mantener el calor en un ciclo de aislamiento termodinámico de trabajo. Cuando un objeto esta en contacto con otro su energía trabaja para transmitirse a otro hasta equilibrarse, por tanto, el objeto inicial baja su temperatura.
Pero, mientras se mantenga en un sistema cerrado la energía se mantiene estable. Porque la energía no puede ser creada ni destruida, solo se transforma y se distribuye de un lugar a otro. Por ello, es que un objeto aislado mantiene su energía interna estable.
Segunda ley de la termodinámica, esta ley indica la irreversibilidad de los fenómenos físicos, sobre todo en la transferencia de calor. Justificados en el enunciado de la entropía del universo. Que establece que la energía y el grado de desorden de la materia hacen imposibles la irreversibilidad de los procesos naturales, aunque la entropía es solo una teoría de organización fenoménica en función de la magnitud de estados microscópicos, con el crecimiento del macroestado. Todo esto conlleva a deducir que debe haber un equilibrio a todas las escalas moleculares.
Por tanto, los procesos naturales como la fricción o la transferencia de calor son irreversibles. “La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse con el tiempo”.
Ley de enfriamiento de newton, esta ley establece el decaimiento o mantenimiento de la temperatura calórica de un cuerpo expuesto al medio ambiente. Básicamente Newton puso a prueba en su experimentación todas las leyes de la termodinámica resumidas en cada una de ellas.
Determinando el mantenimiento de calor de un cuerpo expuesto a un ambiente calórico equilibrado. Y el proceso de enfriamiento de un cuerpo sobre un ambiento mas frio, lo que sucede es un decaimiento exponencial de la temperatura por las leyes de la termodinámica, la energía interna se transmite hacia el objeto mas cercano y es transformado en el medio ambiente.
Pero, como la energía interna del cuerpo humano no es suficiente como para calentar el medio ambiente, ocurre el proceso contrario y lo enfría hasta equilibrarse sus temperaturas.
Formas de transmisión de calor que existen
Existen tres modos o mecanismos de transferencia de calor;conducción, convección y radiación. ¿en qué consisten las 3 formas de transferencia de calor? Se tratan de enunciados de la termodinámica que establecen los distintos modos y estados de la energía transmitidos de un objeto a otro. La transferencia de calor de un cuerpo a otro se manifiesta mediante un cambio de temperatura.
Transferencia por Conducción
Esta transferencia de calor se da mediante el contacto físico entre las partículas, intercambiando energía. ¿cuál es la transferencia de calor por conducción? Esta establecida por la ley de Fourier, donde básicamente la interacción del movimiento entre partículas en contacto directo trabaja y se transmite la energía graduando el nivel de calor entre ellas. Este medio de conducción de energía se puede dar en cualquier tipo de ambiente; Solido, liquido, o gaseoso.
Transferencia por Convección
Este tipo de transferencia se rige por dos mecanismos, convección natural y forzada. La distinción entre convección forzada y natural, se basa en que la transferencia natural se da por el movimiento entre los objetos en contacto por conducción térmica gradual a nivel molecular. Mientras que la convección forzada, se da bajo un ambiente artificial impulsado por una intervención mecánica o por parte de ambas. Esta ley de convección mecánica esta regida por la ley de enfriamiento de Newton.
Transferencia por Radiación
Esta ley establece que todos los objetos o superficies a temperatura finita liberan ondas electromagnéticas. Una transferencia de calor por radiación natural de una superficie a otra depende del lapso de tiempo, tal como lo establece la ley de Stefan Boltzmann. La radiación como forma de transmisión de energía calórica se desarrolla de forma mecánica entre dos superficies a diferentes temperaturas. Mediante cambios a nivel de transmisión de energía de las partículas y la configuración molecular. Conocida como transmisión electromagnética.
3 ejemplos de situaciones cuando la transferencia de calor no se desea
- Efecto de Cuerpo Negro, sobre la cual el objeto es un excelente absorbente de luz y energía emitida por la radiación térmica natural. Pero, a la vez es incapaz de reflectar la radiación entrante, incrementando su temperatura fácilmente.
- Proceso Adiabático, en la expansión adiabática del gas ideal, un fluido pierde temperatura mediante la exposición a un ambiente mas frio. El fluido no pierde energía, Esta cambia mediante el trabajo interno causando una expansión de gas, que se simplifica en la expulsión de vapor de agua. La temperatura necesariamente decrece o aumenta dependiendo la temperatura del medio, denominados proceso isentrópico y proceso isotérmico.
- Ley de Enfriamiento de Newton, cuando se pretende mantener la temperatura interna de un objeto o un cuerpo cálidos bajo un clima externo muy frio. La interacción entre las partículas gradualmente absorbe la temperatura cálida, hasta equilibrar todos los objetos de contacto cercano.
5 ejemplos de transferencia de calor en la vida cotidiana
- Transferencia de calor por radiación, de horno microondas sobre los alimentos para su rápido descongelamiento y calentamiento en un lapso de tiempo muy cortos.
- La Transferencia de calor por convección, de un secador de pelo o una maquina de secar ropa, sobre un objeto húmedo para, hasta equilibrar su temperatura evaporando el agua interna.
- Transferencia de calor con conducción, de una taza al verter el agua caliente sobre su superficie, interactuando directamente hasta equiparar sus temperaturas.
- La Transferencia de calor por radiación, emitidas por las ondas electromagnéticas liberadas por un objeto o superficie en temperatura constante, como el fuego de nuestra cocina eléctrica.
- Transferencia de calor por radiación, liberadas por todos nuestros equipos electrónicos; Televisor, secadora, radio, nevera, computadora, celulares, etc.
Aplicaciones de la transferencia de calor en la industria alimentaria
- Esterilización, un alimento es expuesto a temperaturas elevadas para que mediante a la transferencia de calor, elimine todos los microorganismos perjudiciales para la salud y se mantenga apto para su consumo.
- Reducción, un liquido es expuesto a altas temperaturas para que gradualmente este vaya liberando su temperatura interna y las moléculas de agua vayan cambiando a estado gaseoso evaporando el liquido hasta el punto deseado.
- Cocción, un alimento es cocido mediante la transferencia de calor por conducción o convección, hasta llevar al alimento a liberar toda su energía interna cambiando su estado molecular, hasta convertirlo en un producto digestible para el ser humano.
- Horneado, en esta hace el trabajo la transferencia de calor por radiación, para alterar un objeto alimenticio y llevarlo hasta el punto de cocción deseado. De la misma forma en que lo hace el horno microondas, pero una temperatura más lenta y gradual.
- Pasteurización, este proceso de convección natural se basa en la transferencia de calor de un medio ambiente hacia un alimento bajo la exposición gradual de calor para prolongar su vida útil. Como con el caso de la leche.
- Congelación, se basa en la transferencia de calor de un alimento a la exposición de un ambiente artificial frió para llevar su temperatura interna al punto de congelamiento para preservar su constitución orgánica. Lo mismo ocurre durante la refrigeración.