Explicación de la diferencia entre flujo de calor a través de un medio y la transferencia de energía radiante

Explicación de la diferencia entre flujo de calor a través de un medio y la transferencia de energía radiante

Transferencia de calor se produce por uno de tres mecanismos: conducción, convección y radiación. A menudo, los tres de ellos ocurren simultáneamente, aunque la importancia relativa de cada uno depende de las sustancias y sus propiedades. La conducción implica el flujo de calor a través de un medio, mientras que la radiación consiste en la emisión de radiación electromagnética como la luz infrarroja.

Radiación

Las moléculas en un objeto sólido como una sartén de metal tienen energía cinética---significa que están vibrando y empujones contra otros. Cualquier momento que una molécula o átomo cambia la dirección, como cuando topa con otro átomo, por ejemplo, está acelerando, porque la aceleración es el cambio de velocidad. Aceleración de las partículas cargadas emiten radiación electromagnética como infrarrojo luz y visible luz. A mayor temperatura, mayor será la cantidad de energía que un objeto radiará y cuanto mayor sea la longitud de onda máxima de la emisión. Es por ello que un objeto de metal poco a poco se vuelve al rojo vivo pues se calienta: como la energía cinética de los aumentos de las moléculas, el metal está emitiendo más radiación en la región visible del espectro.

Conducción

La conducción transfiere calor pero de una manera diferente. Cuando las moléculas o átomos chocan entre sí, transfieren energía, al igual que dos pelotas de ping-pong rebotando dentro de otra. Una región de alta temperatura es un área donde las moléculas están viajando más rápidamente; cuando chocan con las moléculas adyacentes en regiones de baja temperatura, transferir energía a las regiones de baja temperatura hasta que ambos estén a la misma temperatura. El efecto neto de este proceso es transferir el calor a través del material de las zonas de alta temperatura a zonas de baja temperatura.

Consideraciones

Otra diferencia entre la radiación y la conducción se encuentra en las propiedades de los materiales que determinan lo bien que conducen o irradian calor. Un buen absorbente es un buen emisor; eso es porque un material que absorbe la luz bien debe tener moléculas que tienen pequeñas diferencias entre los Estados de energía disponibles para los electrones, que a su vez significa que puede irradiar energía de manera eficiente. Capacidad de una sustancia para emitir a menudo se mide en términos de su emisividad. Capacidad de una sustancia para conducir el calor, por el contrario, se mide en términos de su conductividad. Los dos no están necesariamente relacionados, y los materiales pueden ser conductores buena con emisividad deficiente o viceversa. Pulido de plata, por ejemplo, es un buen conductor de calor con emisividad deficiente, mientras que la madera tiene una relativamente alta emisividad y conductividad termal pobre.

Equilibrio térmico

Aunque trabajan por mecanismos diferentes, conducción y radiación ayudan transferencia calor de objetos calientes a fríos. Estos procesos son dos vías, sin embargo, en que el objeto más frío también es perder energía para la conducción y calor---es solo que la velocidad a que fluye calor del objeto caliente al objeto más frío es más rápida que la marcha atrás. Finalmente, un objeto caliente y frío llegar a un estado de equilibrio térmico, momento en el cual fluye calor entre ellos a velocidades iguales en ambas direcciones. Equilibrio térmico se alcanza cuando los dos objetos están a la misma temperatura.


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