• Author / Uploaded
• Victor Eduardo Pech

Citation preview

22-4-2020

a FÍSICA 2° C-D

TEMA: TRANSFERENCIA DE CALOR

By: VICTOR EDUARDO PEH GUTIÉRREZ | [email protected]

OBJETIVO DEL TEMA El alumno conocerá las formas en las que el calor se transfiere y lo relaciona con actividades de su vida cotidiana. En la cocina, usamos una olla de metal o vidrio para tener buena transferencia de calor de la estufa a lo que cocinamos, pero el refrigerador está aislado con un material que evita que fluya calor hacia la comida que está en el interior. En nuestra vida cotidiana utilizamos el calor para diferentes cosas, un ejemplo muy claro está en la cocina, empleamos el calor del fuego para cocinar los alimentos, como puedes ver en la Figura 1. Figura 1. El calor del fuego permite que los alimentos estén bien cocinados Los tres mecanismos de transferencia de calor son conducción, convección y radiación. Hay conducción dentro de un cuerpo o entre dos cuerpos que están en contacto. La convección depende del movimiento de una masa de una región del espacio a otra. La radiación es transferencia de calor por radiación electromagnética, como la luz del Sol, sin que tenga que haber materia en el espacio entre los cuerpos. Pero para que te quede más claro cada una de ellas te las describo ahora. CONDUCCIÓN. La conducción es uno de los tres procesos a través del cual se transfiere el calor de un cuerpo con mayor temperatura a un cuerpo con menor temperatura. Este proceso se refiere a la transmisión de energía calórica a través de las moléculas de un cuerpo. En la conducción no existe un desplazamiento real de las partículas de energía calórica, sino que estas se agitan y se propagan a través del cuerpo. La transferencia por conducción es invisible: una herramienta de metal se calienta al entrar en contacto con el fuego sin que se observen cambios en esta. Tengo una barra metálica con un extremo a 80ºC y otro a temperatura ambiente, si no tengo ninguna otra influencia externa y el extremo caliente se mantiene a 80ºC, habrá una transferencia de calor por conducción desde el extremo caliente hacia el frío incrementando la temperatura de este último

Figura 2. Ejemplos de Conducción. a) El café caliente transmite el calor a la taza; b) el extremo de una barra de metal caliente transmite el calor hacia el otro extremo y c) el calor de la arena se lo transfiere al cuerpo de la lagartija por contacto.

By: VICTOR EDUARDO PEH GUTIÉRREZ | [email protected]

CONVECCIÓN. La convección es la transmisión de calor basada en el movimiento real de las moléculas de una sustancia: aquí interviene un fluido que puede ser gas o líquido. La transmisión de calor convectiva solo puede producirse en fluidos en los que por movimiento natural (el fluido extrae el calor de la zona caliente y cambia densidades) o circulación forzada (a través de un ventilador se mueve el fluido), las partículas puedan desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo. Aquí una serie de ejemplos de convección:

Figura 3. Se muestra un ejemplo de convección, donde el calor se mueve a través de un fluido, en este caso el agua que contiene la olla. La transmisión de calor por convección puede ser: Forzada: a través de un ventilador (aire) o bomba (agua) se mueve el fluido a través de una zona caliente y éste transporta el calor hacía la zona fría. Natural: el propio fluido extrae calor de la zona caliente y cambia su densidad haciendo que se desplace hacía la zona más fría donde cede su calor. En otras palabras la convección es transferencia de calor por movimiento de una masa de fluido de una región del espacio a otra. Como ejemplos conocidos tenemos los sistemas de calefacción domésticos de aire caliente y de agua caliente, el sistema de enfriamiento de un motor de combustión y el flujo de sangre en el cuerpo. La convección libre en la atmósfera desempeña un papel dominante en la determinación del estado del tiempo, y la convección en los océanos es u n mecanismo importante de transferencia global de calor. En una escala menor, los halcones que planean y los pilotos de planeadores, aprovechan las corrientes térmicas que suben del suelo caliente. RADIACIÓN. Dejas tu coche aparcado en la playa un día no muy caluroso, al volver te apoyas con las manos sin querer en alguna parte de metal del coche y por tus reflejos seguramente gritarás y quitaras enseguida la mano de ahí, por lo caliente del metal. En este caso aunque el sol se encuentra a bastante distancia de nuestro coche, su temperatura absoluta es tan alta que hace que la transferencia por radiación sea muy importante Figura 4. Aquí no tiene apenas influencia que el aire ambiente esté caliente ya que si hubiéramos dejado el coche a la sombra esto no ocurriría

Figura 4. El calor emitido por el sol puede calentar los objetos por radiación.

By: VICTOR EDUARDO PEH GUTIÉRREZ | [email protected]

La radiación es el calor emitido por un cuerpo debido a su temperatura, en un proceso que carece de contacto entre los cuerpos ni fluidos intermedios que transporte n el calor. La radiación hace que por existir un cuerpo sólido o líquido de temperatura mayor que otro, se produzca inmediatamente una transferencia de calor de uno al otro. El fenómeno es el de la transmisión de ondas electromagnéticas, emanadas por los cuerpos a mayor temperatura que el cero absoluto: cuanto mayor sea la temperatura, entonces mayores serán esas ondas. Otro ejemplo de radiación es la que emite el sol, a pesar de que está a miles de kilómetros de nuestro planeta, es capaz de calentar nuestra piel, incluso la superficie del planeta por medio de la radiación, como se muestra en la Figura 5.

Figura 5. La radiación del sol, puede derretir los casquetes polares y también provocar quemaduras en nuestra piel si nos exponemos por mucho tiempo a su luz sin protección. Para reforzar este tema puedes visitar un video educativo en YouTube, en el siguiente Link. https://www.youtube.com/watch?v=8LWmFqJ5HpI

ACTIVIDAD 1. MAPA MENTAL “LA TRANSFERENCIA DE CALOR” Instrucciones: Elabora un mapa mental con la información de conducción, convección y radiación. Las imágenes las puedes recortar o dibujar. No olvides ubicar el tema en el centro del Mapa Mental e incluir los conectores. ACTIVIDAD 2. TABLA DE EJEMPLOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN MI VIDA COTIDIANA. Instrucciones: Copia en tu libreta o en una hoja blanca la siguiente tabla y llénala con ejemplos que en tu vida cotidiana relacionas con la Conducción, Convección y la Radiación. Guíate del ejemplo. 4 Ejemplos de Conducción

4 Ejemplos de Convección

4 Ejemplos de Radiación

Cuando calentamos un alambre en el fuego de la estufa y lo agarramos.

Cuando calentamos agua para cocinar verduras.

Cuando dejamos una moneda y se calienta por la luz del sol.

By: VICTOR EDUARDO PEH GUTIÉRREZ | [email protected]