En los términos más simples, la energía térmica se transporta de un punto del sistema a otro debido a la presencia de un gradiente. Digamos que hay dos tanques similares que contienen un fluido (digamos agua) y están conectados a través de una tubería. Para empezar, la tubería se cierra con un valor y uno de los tanques se llena a una altura mayor que el otro. Tan pronto como se abre el valor, el agua del tanque (con agua a una altura mayor) fluye hacia el otro. Esto continúa hasta que ambos tanques tengan la misma altura de agua.
De manera similar, cuando dos puntos en el espacio están a temperaturas diferentes o cuando hay una fuente de calor relativa ubicada en uno (y no en el otro), esto asegurará el flujo de energía térmica de un punto a otro. Se puede decir que este proceso de energía térmica es transferencia de calor, en general.
Como entendemos hoy, existen principalmente tres modos. Para pensar en el proceso lógico de esta conclusión, podemos decir que
- Conducción: Digamos que los objetos están en contacto, luego la energía se transfiere debido a la vibración de las moléculas. Las moléculas simplemente vibran en su posición media pero en realidad no se mueven.
- Convección: Sin embargo, en fluidos, la distancia media entre las moléculas es grande, por lo que debería haber habido una transferencia de calor mucho menor. Sin embargo, los fluidos efectivamente transfieren energía. La convección es donde las moléculas experimentan grandes movimientos que conducen a la transferencia de energía.
- Radiación: Sin embargo, el espacio exterior está lleno de vacío. Sin embargo, observamos una transmisión de energía. Aquí la energía se transmite a través de ondas electromagnéticas.
En general, la ciencia de la transferencia de calor aborda las cuestiones de la naturaleza:
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- ¿Cómo se transfiere el calor?
- ¿Cuánto se transfiere?
- ¿Cuándo y por qué se transfiere la energía térmica?
Algunas simulaciones interesantes para dar una visualización del proceso.
- Conducción en una sartén
- Convección natural en una bombilla
- Análisis de radiación de esfera hueca