Laboratorio de Física II
Practica 6: Mecanismo de Transmisión de Calor


1.- ¿CUALES SON LOS MECANISMOS DE TRANSMISION DE CALOR?
 
 
2.- ¿MENCIONA CUAL ES EL MEJOR COLOR PARA DISMINUIR LA TRANSMISION DE CALOR POR RADIACION?
 
 
3.- ¿EL FENOMENO DE CONVECCION EN QUE OTRO MEDIO DE REALIZA?
 
 
INTRODUCCION:
Transferencia de calor, en física, proceso por el que se intercambian energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomina sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación
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El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego. La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.

CONDUCCIÓN
En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor. En 1822, el matemático francés Joseph Fourier dio una expresión matemática precisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).

CONVECCIÓN
Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.


RADIACIÓN
La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamiento cuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas. La naturaleza cuántica de la energía radiante se había postulado antes de la aparición del artículo de Einstein, y en 1900 el físico alemán Max Planck empleó la teoría cuántica y el formalismo matemático de la mecánica estadística para derivar una ley fundamental de la radiación. La expresión matemática de esta ley, llamada distribución de Planck, relaciona la intensidad de la energía radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un máximo de energía radiante. Sólo un cuerpo ideal (cuerpo negro) emite radiación ajustándose exactamente a la ley de Planck. Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo menor.
 
Las superficies opacas pueden absorber o reflejar la radiación incidente. Generalmente, las superficies mates y rugosas absorben más calor que las superficies brillantes y pulidas, y las superficies brillantes reflejan más energía radiante que las superficies mates. Además, las sustancias que absorben mucha radiación también son buenos emisores; las que reflejan mucha radiación y absorben poco son malos emisores. Por eso, los utensilios de cocina suelen tener fondos mates para una buena absorción y paredes pulidas para una emisión mínima, con lo que maximizan la transferencia total de calor al contenido de la cazuela.
 
Además de los procesos de transmisión de calor que aumentan o disminuyen las temperaturas de los cuerpos afectados, la transmisión de calor también puede producir cambios de fase, como la fusión del hielo o la ebullición del agua. En ingeniería, los procesos de transferencia de calor suelen diseñarse de forma que aprovechen estos fenómenos. Por ejemplo, las cápsulas espaciales que regresan a la atmósfera de la Tierra a velocidades muy altas están dotadas de un escudo térmico que se funde de forma controlada en un proceso llamado ablación para impedir un sobrecalentamiento del interior de la cápsula. La mayoría del calor producido por el rozamiento con la atmósfera se emplea en fundir el escudo térmico y no en aumentar la temperatura de la cápsula.

OBJETIVO:
Que el alumno identifique los tres mecanismos de transmisión de calor.


MATERIALES:
• Soporte Universal
• Varillas de Cobre, Aluminio y Acero
• Vela de Parafina (alumnos)
• Aserrín (alumnos)
• Foco de 100 watts
• Agua
• Vaso de precipitados 
• Termómetro 
• Globo (alumnos)




PROCEDIMIENTO:
Escucha con atención las instrucciones del catedrático.
CONDUCCION

• Coloca una gota de parafina en la punta de la barra de metal
• Pon la barra a calentar en baño maría y reporta en cual se derrite mas rápido la parafina
• Anota en orden descendente del mejor conductor de calor

CONVECCION

• En un vaso de precipitados pon agua y un poco de aserrín, pon a calentar el vaso y observa el movimiento del aserrin dentro del vaso
• Dibuja el movimiento del aserrín dentro del vaso, ese movimiento se conoce como convección.

RADIACION

• Infla un globo y con cuidado introduce el termómetro dentro de el.
• Acerca el globo a el foco encendido y observa como aumenta la temperatura dentro del mismo, anota cuanto aumenta la temperatura después de ser irradiando el globo por 15 minutos.

• Realiza los dibujos del experimento en el cuadernillo de trabajo.


CUESTIONARIO:
1. Ordena del mejor a peor los distintos metales de acuerdo a su capacidad para transmitir el calor.

2. ¿Como se llama el mecanismo de transmisión de calor en cuerpo sólido, menciona 3 ejemplos 

3. ¿El mecanismo de transmisión de calor por convección en que medios se realizan? 

4. ¿Como se llama el mecanismo de transmisión de calor en líquidos? 

5. ¿Que sientes al acercar tu mano a el foco encendido? 

6. ¿como se llama este mecanismo de transmisión de calor y dan ejemplos de el?