Categoría: Física, Publicado: 10 de julio de 2014

Imagen de Dominio Público, fuente: Christopher S. Baird.

El calor no sube, el aire caliente Sí (por lo general). El calor puede extenderse en todas las direcciones. Hay tres formas principales para que el calor viaje:

1. radiación: todas las longitudes de onda de las ondas electromagnéticas, incluida la luz, transportan energía., Cuando las ondas electromagnéticas golpean un objeto, se absorben parcialmente y la energía que transportan las ondas se convierte en calor en el objeto. Además, los objetos calientes emiten ondas electromagnéticas («radiación térmica») que se llevan la energía y pueden calentar otros objetos que golpean. En un sentido suelto, se puede pensar en las ondas electromagnéticas como la transferencia de calor de un objeto al siguiente. Aunque, estrictamente hablando, cuando las ondas viajan solo llevan energía de campo electromagnético y no calor. El calor se genera cuando las ondas son absorbidas por la materia.,
2. conducción: cuando un objeto caliente está en contacto directo con otro objeto, el calor puede pasar directamente de un objeto al otro a través de las superficies de contacto.
3. Convección. Cuando un fluido como el aire o el agua toca un objeto caliente, puede calentarse y luego moverse a granel como un fluido, llevando así el calor rápidamente a nuevas ubicaciones. El levantamiento de aire caliente es un ejemplo común de convección de calor. Por esta razón, «calor» y «aire caliente» tienden a confundirse entre sí.

la radiación térmica tiende a extenderse en todas las direcciones y no solo hacia arriba., Cuando estás de pie unos pasos atrás de una gran fogata, la mayor parte del calor que estás recibiendo te está siendo entregado a través de la radiación térmica. Aunque el aire caliente de la llama de la fogata viaja principalmente hacia arriba, la radiación térmica no tiene ningún problema saliendo hacia los lados y golpeándote. La radiación térmica de una fogata se extiende en todas las direcciones, de modo que puedes sentirla calentándote sin importar dónde estés (siempre y cuando estés lo suficientemente cerca). La luz solar que te calienta es otro ejemplo de radiación térmica., La luz del sol no tiene ningún problema viajando en todas direcciones a través del espacio y bajando a través de la atmósfera de la tierra para golpearlos.

el calor que viaja por conducción también puede viajar en todas las direcciones. El calor conducido tiende a viajar más en la dirección donde hay el gradiente de temperatura más grande, y en la dirección donde el material tiene la conductividad térmica más alta. En otras palabras, el calor que se conduce viaja con mayor fuerza a las regiones más frías, a lo largo de caminos donde el calor encuentra la menor resistencia., Si coloca una varilla de metal larga en diagonal, de modo que su extremo superior esté situado en una llama, y su extremo inferior esté en el suelo, el calor de la llama no tendrá problemas para viajar por la varilla hasta el extremo inferior a través de la conducción.

el calor que viaja por convección también puede moverse en todas las direcciones, pero tiende a moverse principalmente hacia los lados y hacia arriba si se permite que se formen corrientes de convección naturales en el fluido., Los fluidos como el aire y el agua típicamente se vuelven menos densos cuando se calientan, lo que hace que sean empujados hacia los lados y hacia arriba por el fluido más frío y más denso que los rodea y que está siendo arrastrado más fuertemente hacia abajo por la gravedad. Pero no siempre es así. Cuando el agua se mantiene por debajo de 4° Celsius, en realidad se vuelve más densa a medida que se calienta. Esto significa que en un estanque frío de invierno, el agua más caliente se hunde hasta el fondo. Así que incluso para algo tan simple como el agua, el calor que viaja bajo convección no siempre viaja hacia arriba.

Además, la convección puede ser impulsada por algo más que la gravedad., En un marco de referencia giratorio, como una centrífuga o un plato giratorio, la fuerza centrífuga puede convertirse en la fuerza dominante. Cuando este es el caso, los fluidos menos densos (típicamente los más cálidos) convectarán hacia el Centro de rotación bajo la influencia de la fuerza centrífuga, y los fluidos más densos (típicamente los más fríos) convectarán lejos del centro de rotación. Esta situación se puede verificar fácilmente. Coloque una vela encendida en un frasco de vidrio abierto (para evitar que se apague) y colóquela en la parte superior del plato giratorio., A medida que el plato giratorio gira, verá que la llama de la vela apunta hacia el Centro de rotación en lugar de hacia arriba. Como otro ejemplo, la convección puede ser forzada por ventiladores y bombas. El aire caliente no tiene ningún problema bajando si hay un ventilador que lo sopla en esa dirección.

En resumen, el calor puede viajar en todas las direcciones. La dirección en la que viaja el calor depende en gran medida de la situación. Además, incluso el aire caliente puede viajar en todo tipo de direcciones y no solo hacia arriba. El aire caliente solo viaja hacia arriba cuando la gravedad es la fuerza dominante en el trabajo.,

temas: conducción, convección, electromagnetismo, energía, calor, aire caliente, luz, radiación, radiación térmica, termodinámica