Difusión del calor

La difusión del calor a través de los cuerpos puede verificarse mediante tres procesos diferentes: el de conducción, el de convección y el de radiación. El proceso de conducción es el que se verifica principalmente en el caso de los sólidos. Cuando se calienta una barra metálica por uno de sus extremes, suponiendo que no se pierda calor por sus lados, esta muestra un gradiente de temperatura en toda su longitud entre los extremos caliente y frío.

Este gradiente depende de la conductividad térmica de la sustancia; así, por lo general, cuanto mayor es la conductividad térmica tanto menor es el gradiente térmico que se necesita para que el calor fluya desde un extremo al otro.

Los metales, por ejemplo, son buenos conductores del calor (y de la electricidad) gracias a los electrones libres que tiene su estructura atómica.

Estos, al calentarse, se mueven con mayor rapidez y transmiten de este modo el calor por todo el metal. En cambio, los sólidos, en los que los electrones están en posiciones fijas, son malos conductores del calor, ya que este se transmite como consecuencia del aumento de vibración de los átomos y moléculas que los constituyen, por lo que el proceso es más lento que en el caso de los metales.

La convección es el proceso mediante el cual se difunde el calor en líquidos y gases. Dicho proceso se basa en la formación de corrientes en el seno del líquido o gas que hacen que ascienda el caliente y descienda el frío.

Es lo que sucede en una olla colocada a calentar. Si el líquido contiene partículas en suspensión podemos observar que estas ascienden desde el fondo y vuelven a descender mostrándonos el camino seguido por las corrientes en el seno del fluido.

Finalmente, la radiación es un proceso que se basa en las radiaciones térmicas que emiten todos los cuerpos y que se encuentran en el rango de las frecuencias infrarrojas del espectro electromagnético.

La cantidad de energía que irradia un cuerpo, depende de su temperatura, siendo mayor cuanto más caliente esta, si bien viene determinada también por el tipo de superficie del cuerpo.

La radiación térmica atraviesa las sustancias que son transparentes a ella sin producir aumento de su temperatura, y experimenta (al igual que la luz) reflexión por superficies blancas y absorción por las negras.

Un tipo de objeto especial irradia la mayor cantidad de calor y absorbe toda la energía térmica que le llega: es el cuerpo negro. Sin embargo, su importancia radica en su trascendencia teórica, ya que a nivel práctico todos los cuerpos, a temperaturas suficientemente altas, empiezan a emitir luz y radiación térmica.

Así, un objeto caliente emite una gama de longitudes de onda cuyo máximo depende de la temperatura absoluta del cuerpo. Esta es la razón por la cual podemos observar que los cuerpos muy calientes presentan una modificación de su color que va desde el rojo vivo (cuando aun estén relativamente fríos) hasta el blanco, que aparece cuando alcanzan las temperaturas más altas.

Publicado en Ciencias naturales y física