Concepto de
Transferencia de Calor

Te explicamos qué es la transferencia de calor y cómo se produce por conducción, convección y radiación. Además, aislantes y medidas.

transferencia de calor
El calor siempre tiende a transferirse a sistemas más fríos.
  1. ¿Qué es la transferencia de calor?

Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor a una serie de fenómenos físicos gracias a los cuales el calor se propaga de un medio a otro.

Esto ocurre cuando dos sistemas de distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor concentración (en este caso de mayor temperatura) al de menor concentración, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas.

El proceso de la transferencia de calor es indetenible, aunque ralentizable, empleando barrares y aislantes. Pero siempre que exista una diferencia de calor en el universo, éste tenderá a transferirse a través de los medios disponibles. Dependiendo de ellos, dicha transferencia podrá darse por tres modos: conducción, convección y radiación.

Puede servirte: Leyes de la termodinámica

  1. Conducción

transferencia de calor conduccion
La conducción del calor suele utilizarse para la cocción de alimentos.

Se llama conducción a la transferencia de calor mediante el contacto directo de las partículas de un material con las de otro, sin transferir materia entre los cuerpos. Ocurre en todos los estados de agregación: sólido, líquido o gaseoso, aunque en estos dos últimos suele preferirse la convección.

La cantidad de calor que se transfiere mediante la conducción está determinada por la Ley de Fourier, según la cual la velocidad de transferencia del calor a través de un cuerpo es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el mismo.

Un ejemplo sencillo de ello lo observamos en una cocina eléctrica: la hornalla se calienta por efecto de las resistencias eléctricas, y dicho calor es transferido por conducción a la sartén que depositamos sobre ella, y a su vez, la sartén hará lo mismo con los alimentos que cocinamos.

También ocurre cuando, por accidente, tocamos la sartén caliente con la mano: el calor se transferirá a nuestra piel por contacto, causándonos así una quemadura.

  1. Convección

transferencia de calor conveccion
Si se mezclan dos líquidos, el de mayor temperatura calienta al otro.

La convección es semejante a la conducción, excepto que ocurre en los casos en que un fluido recibe calor y se mueve para transmitirlo dentro de un espacio donde está contenido. Es decir, se trata del transporte de calor por medio del movimiento de un fluido, sea éste gaseoso o líquido.

Dicha transferencia se da en los términos planteados por la Ley del enfriamiento de Newton, la cual establece que un cuerpo pierde su calor a un ritmo proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores.

Un claro ejemplo de ello ocurre cuando calentamos agua en un recipiente. El calor transferido por conducción del recipiente al líquido calentará las porciones de éste que se hallen en contacto directo con él, las cuales ascenderán y forzarán a otras porciones frías del líquido a ocupar su lugar, calentándose así uniformemente el agua.

  1. Radiación

transferencia de calor radiacion
La radiación se puede dar a través del aire e incluso en el vacío.

El último tipo de transferencia de calor es también el único que puede darse en ausencia de contacto, y por ende también de un medio físico, o sea, en el vacío.

Ello se debe a que su origen está en el movimiento térmico de las partículas cargadas de la materia, el cual desencadena la emisión de partículas electromagnéticas, es decir, de radiación térmica, siendo su intensidad dependiente de su temperatura y la longitud de onda considerada.

Generalmente, los cuerpos en esta situación emiten radiación ultravioleta, pero a partir de ciertas temperaturas pueden emitir radiación en el espectro visible, o sea, luz. La cantidad de calor irradiada de esta manera puede determinarse por la Ley de Stefan-Boltzmann.

A diario observamos el mejor ejemplo de radiación térmica: el Sol. A pesar de hallarse a 149,6 millones de kilómetros de nuestro planeta, la temperatura del Sol es tan alta que irradia hacia el espacio enormes cantidades de luz y de calor.

Ambas cosas alcanzan la superficie terrestre y la mantienen caliente e iluminada, con longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, pasando obviamente por todo el espectro visible.

Ver además: Espectro electromagnético

  1. Aislantes y barreras de radiación

transferencia de calor aislante
Los aislantes permiten mantener estable la temperatura en el interior de una casa.

Como hemos dicho, la transferencia de calor no puede impedirse, pero sí enlentecerse, a través de la utilización de ciertos y determinados materiales. Esto se debe a que todos los materiales transfieren de un modo u otro el calor, pero no al mismo ritmo ni con la misma facilidad.

Aquellos que lo transmiten rápida y eficazmente son llamados conductores térmicos. Por el contrario, aquellos que lo hacen lenta y trabajosamente, se denominan aislantes térmicos (conducción y convección) o barreras (radiación).

Un claro ejemplo de materiales aislantes son los que componen un termo, permitiéndonos mantener un líquido caliente o frío durante mayor cantidad de tiempo, al enlentecer su intercambio de calor con el medio ambiente.

  1. Unidades de medida de la transferencia de calor

Según el Sistema Internacional de Medidas, la conductividad de un cuerpo se expresa en julios (J), al igual que para el trabajo y la energía. Sin embargo, existen otras unidades de uso común para medir la transferencia de calor, como son:

  • Kilocalorías (Kcal). Una caloría se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua, y es una medida empleada a menudo en nutrición para medir la energía química contenida en los alimentos. Lógicamente, una kilocaloría equivale a 1000 calorías.
  • BTU (del inglés British Thermal Unit o unidad térmica británica). Esta medida es empleada comúnmente en los países de habla anglosajona, principalmente el Reino Unido y Estados Unidos. Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua. Esto equivale a 252 calorías.

Sigue con: Calor específico

Referencias:

Última edición: 12 de noviembre de 2019. Cómo citar: "Transferencia de Calor". Autor: María Estela Raffino. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/transferencia-de-calor/. Consultado: 06 de diciembre de 2019.