TRANSMISIÓN DE CALOR (HEAT TRANSFER)

Conducción. Cuando se coloca una cucharita en una taza de café caliente, notamos que 

a través de la cucharita pronto el extremo frío se calienta.  Esta observación demuestra
que el calor se conduce a través de la cucharita. La propagación del calor a través de la
conducción se caracteriza por:
Existe un medio material a través del cual se propaga el calor
Se transmite el calor sin transporte de materia.
La conducción del calor en muchos materiales puede visualizarse como resultado de
los choques moleculares, como en el caso de líquidos y gases, o movimiento de
electrones o vibraciones de la red cristalina, como el  caso de los sólidos.  Al chocar las
moléculas calientes (más rápidas) con sus vecinas frías, más lentas, les transfieren algo
de su energía, y la velocidad de las vecinas aumenta también. Así, la energía asociada al
movimiento térmico se propaga (conducción). Lo mismo puede decirse para los sólidos
respecto del movimiento de los electrones o las vibraciones de la red cristalina
(movimiento de fonones).
Como consecuencia del segundo principio de la termodinámica, calor siempre se
propaga de la zona calientes a las zonas fría.  Experimentalmente se observo que el flujo
de calor, dQ/dt, es decir el calor que fluye por una barra de material de área transversal
A en la unidad de  tiempo, es proporcional a la diferencia de temperatura de sus
extremos (TC –TF), a el área transversal A e inversamente proporcional a la longitud l de
la barra, es decir:
l
T T
k A
dt
dQ
H
C
− F
= = − ⋅ ⋅          (1)
donde  k una constante de proporcionalidad, llamada conductividad térmica y
característica del material (Ver Fig. 1). En general el subíndice  F lo usaremos para
designar el extremo frío y C para designar el extremo Caliente, lógicamente Tc > TF.
Figura 1. (A) Transmisión del calor a lo largo de una barra de materia, asilada por los
lados laterales, de longitud  l con un extremo caliente (TC) y el otro frío (TF). (B)
Transmisión de calor a través de un elemento de materia de espesor infinitesimal dx.

Driving. When you place a teaspoon in a cup of hot coffee, we note thatthrough the cold end spoon quickly heated. This observation showsheat is conducted through the spoon. The propagation of heat through thedriving is characterized by:? There is a material medium through which heat spreads? Heat is transferred without transport of matter.Heat conduction in many materials can be viewed as a result ofmolecular collisions, as in the case of liquids and gases, or movementelectrons or vibration of the crystal lattice, as the case of solids. Upon impact thehot molecules (faster) with its neighboring cold, slower, they transfer someof its power, and speed of the neighbors increases. Thus, the energy associated withthermal motion propagates (conduction). The same applies for solidsrespect to the electron motion or vibration of the crystal lattice(Movement of phonons).As a result of the second law of thermodynamics, heat is alwayspropagates from the hot zone to the cold areas. Experimentally it was observed that the flowheat, dQ / dt, ie the heat that flows through a rod cross-sectional area of ​​materialA in the unit time, is proportional to the temperature difference of theirends (TC-TF), to the cross-sectional area and inversely proportional to the length lthe bar, ie:lT Tk AdtdQHC- F== - ⋅ ⋅ (1)where k is a proportionality constant called the thermal conductivity andcharacteristic of the material (see Fig 1). In general we will use the subscript F fordesignate the cold end and C to designate the hot end, logically Tc> TF.Figure 1. (A) Transmission of heat along a bar material, by asyleelateral sides of length l with a hot end (TC) and the other cold (TF). (B)Transmission of heat through an element of area of ​​infinitesimal thickness dx.

Convección: Aunque los líquidos y los gases no suelen ser muy buenos conductores de calor, pueden transmitirlo eficientemente por convección. La propagación del calor a través de la convección se caracteriza por:  Existe un medio material fluido a través del cual se propaga el calor  La densidad del medio varía con la temperatura y la gravedad juega un roll importante, sin ella no hay convección.El calor se transmite con transporte de materia. Mientras que la conducción implica moléculas y/o electrones que se mueven pequeñas distancias y chocan, en la convección interviene el movimiento de muchas moléculas a lo largo de distancias microscópicas. Dado que el enfoque matemático de este proceso resulta bastante complicado, sólo lo describiremos en forma cualitativa. Un calentador de aire forzado, en el que el aire se calienta y luego se distribuye mediante un ventilador, es un ejemplo de convección forzada. La convección también ocurre, por ejemplo, en el aire caliente que se eleva. Al calentarse, el aire que descansa sobre un radiador o cualquier tipo de calentador se expande, por lo que disminuye su densidad; a causa de su menor densidad, se eleva. Las corrientes oceánicas, calientes o frías, como la corriente del Golfo, son un ejemplo de convección natural a gran escala. El viento es otro ejemplo de convección y el clima, por lo general, es el resultado de corrientes conectivas de aire. Cuando se calienta una olla con agua, se desatan corrientes de convección en la medida en que el agua caliente del fondo sube, debido a su menor densidad, y es sustituida por el agua más fría de la parte superior. Este principio Se usa en muchos sistemas de calefacción, como el de los radiadores de agua caliente. Por lo general en los sistemas de calefacción por agua (radiadores), se coloca una caldera que caliente el agua el  sótano del un edificio, el agua cliente sube por los caños y circule por el sistema. Así el agua caliente entra a los radiadores; éstos transfieren el calor al aire por conducción, y el agua enfriada regresa al sótano y es calentada nuevamente Convection: Although liquids and gases are not very good conductors of heat, can transmit efficiently by convection. The propagation of heat through convection is characterized by:? There half fluent material through which heat spreads half density varies with temperature and gravity plays an important roll, without no heat is transmitted convección.El transport of matter. While the driving means molecules and / or moving electrons collide small distances and in the convection involving the movement of many molecules along microscopic distances. Since the mathematical approach of this process is rather complicated, we will describe only qualitatively. A forced air heater, in which the air is heated and then distributed by a fan, is an example of forced convection.Convection also occurs, for example, in the hot air rises. The hot air that rests on a radiator or any heater expands, thereby decreasing its density, because of its lower density rises. Ocean currents, hot or cold, as the Gulf Stream, are an example of natural convection on a large scale. The wind is another example of convection and climate, generally, is the result of connective currents of air. When heating a pot with water, convection currents trigger the extent that the hot water from the bottom up, due to its lower density, and is replaced by colder water from the top. This principle is used in many heating systems, such as hot water radiators. Usually in the water heating systems (radiators), place a hot water boiler the basement of a building, the water rises customer pipes and flow through the system. So the hot water enters the radiator, they transfer heat to the air by conduction, and the cooled water back to the basement and is heated a
Radiación: En la conducción y la convección es necesaria la presencia de la materia. Sin embargo, la vida sobre la Tierra depende de la transferencia de energía solar, y ésta lega a nuestro planeta atravesando el espacio. Esta forma de transferencia de energía es el calor - la temperatura del Sol es mucho mayor (6 000 K) que la de la Tierra- y se denomina radiación. El calor que recibimos de un hogar es principalmente energía radiante (la mayor parte del aire que se calienta en la chimenea sube por el tiro mediante convección y no llega hasta nosotros), lo mismo ocurre con el calor de una estufa eléctrica. La propagación del calor a través de la radiación se caracteriza por:  No es necesario que exista un medio material para que se produzca la radiación. El calor se transmite sin transporte de materia. La radiación consiste esencialmente en ondas electromagnéticas. La radiación del Sol se produce principalmente en la zona visible y en otras longitudes de onda a las que el ojo no es sensible, como la infrarroja, que es la principal responsable del calentamiento de la Tierra. La tasa a la que un objeto irradia energía viene dada por la expresión de StefanBoltzmann: 4Pirr= A⋅ε (λ,T )⋅σ SBT         (15) aquí, A es el área de la superficie del objeto que irradia y que está a la temperatura absoluta T. ε (λ,T) es una propiedad característica de cada material y las condiciones de su superficie llamada la emisividad del material y que en general depende de la temperatura y longitud de onda  λ o tipo de radiación electromagnética (visible, infrarroja, etc) (1>ε>0). σSB es una constante universal llamada la constante de StefanBoltzmann, su valor es  σSB =5.67 x 10-8W/m.K4. En equilibrio térmico un cuerpo absorbe tanto como irradia (Ley de Kirchoff), por lo tanto los buenos emisores son también buenos absorbentes. Las superficies negra tienen emisividades mayores que las claras o brillantes. Esto hace que los objetos negros y oscuros absorben casi toda la radiación que les llega y es la causa de que la ropa clara sea preferible a la oscura cuando el día es caluroso. Si un objeto de temperatura  T1  esta en un medio a una temperatura T2 el objeto estará absorbiendo y emitiendo radiación, la potencia radiada neta será:  ( )424_ 1Pirr neta= A⋅ε (λ,T)⋅σ SB⋅ T −T   (16) En equilibrio, Pirr_neta=0, o sea T1=T2.   Radiation: The conduction and convection requires the presence of matter. However, life on Earth depends on the transfer of solar energy, and it lay on our planet through space.This form of energy transfer is the heat - the sun's temperature is much higher (6 000 K) than that of the Earth and is called radiation. The heat we receive from a home is primarily radiant energy (most of the heated air rises in the chimney by convection and the shot does not reach us), so does the heat of an electric stove. The propagation of heat through radiation is characterized by:? It is not necessary to have a material means that the radiation occurs. Heat is transmitted without transport of matter. Radiation consists essentially of electromagnetic waves. The sun's radiation is produced mainly in the visible and other wavelengths to which the eye is not sensitive, such as infrared, which is primarily responsible for global warming. The rate at which an object radiates energy is given by the expression of StefanBoltzmann: 4Pirr = A ⋅ ε (λ, T) ⋅ σ SBT (15) here, A is the area of ​​the radiating surface of the object and which is the absolute temperature T. ε (λ, T) is a characteristic property of each material and the conditions of its surface called the emissivity of the material and generally depends on temperature and wavelength λ or type of electromagnetic radiation (visible, infrared, etc.) ( 1> ε> 0).σSB is a universal constant called StefanBoltzmann constant, its value is = 5.67 x 10-8W/m.K4 σSB. A body in thermal equilibrium absorbs as much as irradiated (Kirchoff Act), therefore the good emitters are also good absorbers. The black surfaces have emissivities greater than the clear or bright. This makes the black and dark objects absorb almost all radiation that reaches them and is the cause of that clothing is clearly preferable to dark when the day is hot. If an object is at temperature T1 half at a temperature T2 the object will be absorbing and emitting radiation, the net radiated power is: () 424_ 1Pirr net = A ⋅ ε (λ, T) ⋅ ⋅ σ SB T-T ( 16) In equilibrium, Pirr_neta = 0, ie T1 = T2.