sábado, 12 de mayo de 2012

Transferencia de Calor

TRANSFERENCIA DE CALOR




La diferencia de temperatura como motivo de la transferencia de calor

  Un hecho interesante en el universo es que continuamente se está transformando la energía de una forma a otra: de eléctrica a mecánica. a calorífica, de luminosa a calorífica, etcétera. En todas transformaciones interviene siempre la energía calorífica.

  De hecho, las diferentes formas de energía se transforman con facilidad en energía calorífica y es ésta la que mueve el mundo y mantiene las condiciones favorables para que el hombre se desarrolle y lleve una vida confortable.

  El hombre desarrolla sus funciones vitales en un medio cuya temperatura está entre cero y 45 grados centígrados; fuera de estos límites debe utilizar equipos o materiales especiales que lo protejan.

  La transferencia de calor se produce porque existe diferencia de temperaturas entre los cuerpos y al fluir de un cuerpo a otro el calor puede, bajo ciertas condiciones, desarrollar un trabajo.

  Cuando en el medio que nos rodea la temperatura sobrepasa los 37°C (temperatura normal del cuerpo humano), el calor fluye hacia nuestro cuerpo, sin embargo no hay un aumento en la temperatura gracias a que el exceso de calor es disipado debido a mecanismos biológicos como el aumento de la circulación sanguínea, el enrojecimiento de la piel, el sudor, etc.

  De este modo el organismo mantiene una temperatura constante. Al no existir estos mecanismos reguladores el cuerpo aumentaría su temperatura en algunos grados centígrados que provocarían alteraciones graves que incluso causar la muerte.





El calor como energía en tránsito

  La temperatura de los cuerpos está determinada por el estado de movimiento de las partículas que los constituyen. Cada una de esas partículas posee una energía cinética diferente a las demás, ya que su movimiento se ve afectado por diferentes fuerzas, como resultado de las atracciones, repulsiones y los choques que se producen entre todas ellas debido a la estructura molecular de las sustancias.

  El calor se considera como energía en tránsito de un cuerpo a otro cuando existe entre ellos una diferencia de temperaturas o cuando existe un cambio de estado de la materia.

  Al poner en contacto dos cuerpos o sustancias a temperatura distinta el calor se transfiere. Por ejemplo, cuando se sirve café o chocolate en una taza, al principio, está fría, pero después de cierto tiempo se calienta.

La dirección del flujo de calor

   El calor, como forma de energía, se transmite de un cuerpo a otro con el solo hecho de tener diferente temperatura.

  Como resultado de esa diferencia de temperatura se produce una transferencia de energía de manera espontánea, del cuerpo más caliente al menos caliente. El calor fluye hasta que se llega al punto en que las moléculas de ambos tienen el mismo valor de energía cinética promedio y, con ello, el calor deja de fluir de un cuerpo a otro. 

  Es posible esquematizar la dirección de flujo del calor las condiciones que se tienen que dar para que se produzca el flujo señalado.

  En el primer caso, el calor fluye de manera espontánea, de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura. Por ejemplo, el café y la taza.




  El segundo caso se aplica a las máquinas térmicas, como por ejemplo, el motor de combustión interna de los automóviles.




  En el tercer caso, el calor no fluye, ya que el flujo de calor de manera natural va siempre del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.




  En el cuarto caso, fluye de un cuerpo con menor temperatura a otro con mayor temperatura, sólo si se le suministra energía desde el exterior. 




Instrucciones 1: Contesta correctamente las siguientes preguntas.

La diferencia de temperatura como motivo de la transferencia de calor

  1. ¿Cuáles aparatos de tu hogar emplean la transformación de la energía eléctrica en energía   calorífica?
  2. ¿Cómo se perciben los cambios de temperatura del medio ambiente?
  3. En un ambiente de elevada temperatura, ¿Qué procesos realiza el cuerpo humano para mantener la temperatura adecuada para llevar a cabo sus funciones vitales?
  4. Al exponerse al Sol, la piel de las personas se enrojece. ¿Qué efecto tiene este hecho?
  5. Menciona un ejemplo en donde la energía mecánica se transforma en energía calorífica.


El calor como energía en tránsito

  1. Si se pone a hervir agua en dos recipientes, uno con cinco litros y otro con dos litros, ¿en qué caso hay que transferir más calor para que alcance el punto de ebullición? Justifica tu respuesta.
  2. ¿Qué ocurre si se agregan cubos de hielo en un vaso de refresco?
  3. ¿Cuál tendrá mayor temperatura, el hielo o el refresco?
  4. ¿Cómo fluye el calor en el caso anterior?
  5. Define calor








Referencias:

  • Romo, H. R., Terrazas, J. B., Delgado, V. V., & Licona, A. (2007). Cuaderno de trabajo: Fisica 3. México, D.F.: Castillo.
  • Cantón, A. C. (2007). Repasa con esquemas: Física. México, D.F.: OXFORD.