El calor es energía y a nivel molecular está relacionado con las masas y las velocidades a las que las partículas de la materia (electrones, núcleos atómicos, átomos, moléculas) están «colisionando» entre sí.
Conducción: el calor se transfiere por la energía que pasa de una partícula de alta energía a sus vecinas circundantes al colisionar, de forma similar a las colisiones de las bolas de billar.
En un sólido, donde las partículas están encerradas en su lugar, sin poder moverse libremente en el material, esta es la forma en que se transfiere el calor.
Convección: el calor se transfiere por el movimiento de las partículas más calientes (de mayor energía) lejos de la fuente de calor, llevando el calor que han ganado con ellas.
Esto sólo puede ocurrir en los fluidos (líquidos y gases) donde las partículas son libres de moverse en el espacio. El fluido más caliente es menos denso por lo que subirá debido a su mayor flotabilidad y el fluido más frío ocupará su lugar, para calentarse a su vez.
En un entorno cerrado las corrientes de convección circulan por el espacio distribuyendo las partículas calentadas y por tanto transfiriendo el calor.
Radiación: la energía térmica radiante se transfiere en forma de radiación electromagnética. Los objetos calientes emiten radiación infrarroja desde su superficie, que luego calienta cualquier materia que la absorba.
El calor radiante atraviesa el material transparente a los infrarrojos (por ejemplo, el aire) y calienta los objetos absorbentes a los infrarrojos con los que choca. Las superficies negras tienden a emitir y absorber mejor la radiación infrarroja.
El calor del sol viaja a la Tierra como energía radiante (la conducción y la convección no son posibles en el vacío).
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