En este artículo estudiaremos de lleno esta forma de transferencia de energía, dando ejemplos, características de este tipo de fenómenos y sus posibles aplicaciones.
Qué es la conducción térmica
La conducción térmica es un proceso de transferencia de calor, basado en un contacto directo entre los cuerpos que no involucra intercambio de materia. En este tipo de transmisión, el calor fluye desde el cuerpo con mayor temperatura al de menor, hasta lograr un equilibrio entre ellas (este enunciado se relaciona directamente con la leyes de la termodinámica y el principio de conservación de energía).
Al entrar dos cuerpos en contacto, la conducción va a depender de las propiedades físicas de los materiales que les componen, ya que ello determinará su conductividad térmica o resistividad térmica. Es decir, su facilidad o resistencia para recibir al paso de calor.
Este tipo de transferencia requiere el contacto directo de las moléculas de los diferentes cuerpos, sin movimiento macroscópico de materia, y es la forma de transmisión de calor en los cuerpos sólidos: Al calentar un cuerpo, las moléculas que adquieren este calor aumentan su vibración y comienzan a chocar contra las moléculas que le rodean.
Características de la conducción térmica
Este tipo de transmisión, ya sea entre dos cuerpos o diferentes secciones, constituye un intercambio de energía interna, compuesta por la energía potencial y cinética de las partículas que constituyen el cuerpo.
Es así que la conductividad térmica depende de esta estructura microscópica. Por ejemplo, en fluidos, la transmisión se determina por las colisiones aleatorias de las moléculas, que al chocar con otras moléculas o cuerpos, generarán una transmisión térmica. En el caso de sólidos, este fenómeno depende más del intercambio de electrones libres o la vibración de las partículas microscópicas.
Ejemplos de conducción térmica
- La fusión del hielo.
- Calentar nuestras manos sosteniendo algo caliente.
- El uso de planchas es un ejemplo de conducción para desarrugar prendas.
- Al servir una bebida caliente en una taza, el calor irá de la bebida a ella.
- Al caminar en arena caliente, nuestros pies recibirán temperatura.
- El uso de utensilios de cocina: Los tenedores, pinzas o cucharas que entren en contacto con alimentos calientes, adquirirán calor por parte de ellos.
- El motor de los automóviles calienta mediante la conducción al capó por transferencia.
- Cuando movemos las brasas mediante un atizador, éste recibe el calor del fuego.
- Si ponemos un hielo en un trago, la bebida pasará su calor al hielo, el que irá derritiéndose pero enfriando el vaso.
Usos o aplicaciones de la conducción térmica
El principal uso y aprovechamiento de la conducción de calor es el intercambiador de calor. Este dispositivo se usa en industrias de todo tipo y consiste, básicamente, en un sistema de placas que, mediante la transferencia de calor, adquirirán la temperatura que el fluído que pase por ellas tenga al momento de ingresar al intercambiador. Según el modelo del intercambiador, será el aprovechamiento o deseche del calor obtenido.
Fórmula
La conducción de calor está determinada por la ley de Fourier. Ella establece que el flujo de transferencia de calor por conducción es proporcional y de sentido contrario al gradiente de temperatura en esa dirección.
q = – K x VT
q= flujo de calor por unidad de superficie
k= conductividad térmica
VT= gradiente de campo de temperatura
