Convección

CONVECCIÓN
La convección es la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas
de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que
por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulación forzada (con la
ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse
transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la
mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o
un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie
sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo
mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).
En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y
en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las
diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el
fluido.
Ecuación de la transferencia de calor
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del
Enfriamiento de Newton:
Donde
es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película),
área del cuerpo en contacto con el fluido,
del cuerpo y
es el
es la temperatura en la superficie
es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.
Por ejemplo
cuando calentamos agua en una estufa, el volumen de agua en el fondo de la
olla adquirirá el calor por conducción desde el metal de la olla y se hará menos
denso. Entonces, al ser menos denso, se moverá hacia la superficie del agua y
desplazará a la masa superior menos caliente y más densa hacia el fondo de la
olla.
RADIACIÓN
La radiación a la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un
instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto
ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas
electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se
propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor
temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenómeno es el
planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se
transforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.
Por ejemplo
Si colocamos un objeto (tal como una moneda, un coche, o a nosotros
mismos) bajo los rayos del Sol directos; al poco tiempo notaremos que el objeto
se calentará. El intercambio de calor entre el Sol y el objeto ocurrirá por medio
de radiación
Radiación térmica:
La radiación térmica tiene básicamente tres propiedades:
•
•
•
Radiación absorbida. La cantidad de radiación que incide en un cuerpo y
queda retenida en él, como energía interna, se denomina radiación
absorbida. Aquellos cuerpos que absorben toda la energía incidente de
la radiación térmica, se denominan cuerpos negros.
Radiación reflejada. Es la radiación reflejada por un cuerpo gris.
Radiación transmitida. La fracción de la energía radiante incidente que
atraviesa un cuerpo se llama radiación transmitida
.
Problemas de radiacion
.
Se necesita conocer la cantidad de calor que una pared de
un cuarto irradia sobre el piso. La temperatura de la pared
es de 50°C y la del piso 27°C. La dimensiones de la pared
son 3 x 6 m y la del piso 6 x 9 m. La emisividad de la pared
es 0.8 y la del piso 0.6.
.
LA ABSORCION
En física, la absorción de la radiación electromagnética es el proceso por el
cual dicha radiación es captada por la materia. Cuando la absorción se produce
dentro del rango de la luz visible, recibe el nombre de absorción óptica. Esta
radiación, al ser absorbida, puede, bien ser reemitida o bien transformarse en
otro tipo de energía, como calor o energía eléctrica.
En general, todos los materiales absorben en algún rango de frecuencias.
Aquellos que absorben en todo el rango de la luz visible son llamados
materiales opacos, mientras que si dejan pasar dicho rango de frecuencias se
les llama transparentes. Es precisamente este proceso de absorción y posterior
reemisión de la luz visible lo que da color a la materia.
Los colores que muestra el espectro (arco iris) son la combinación de los
colores primarios, que no incluyen el blanco ni el negro, pues éstos se
consideran valores. El blanco estaría indicando presencia de luz y el negro
ausencia de luz.
Al incidir un rayo de luz visible sobre una superficie negra, mate y opaca, es
absorbido prácticamente en su totalidad, transformándose en calor