Conducción
de calor
La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo
neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo o entre diferentes cuerpos
en contacto por medio de transferencia de energía cinética de las
partículas.
El principal parámetro dependiente del material que regula la conducción
de calor en los materiales es la conductividad térmica, una propiedad física que mide la
capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el
movimiento cinético de sus
moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que
está en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
Convección
Movimiento por convección.
Convección aire en un hornillo.
La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire y agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por
medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el
transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al
trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que
esta en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba,
mientras que el agua que esta en la superficie, desciende, ocupando el lugar
que dejo la caliente.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y
la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección
mecánica, forzada o asistida).
En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o
más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido
a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en
el fluido.
Donde
es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película),
es el área del cuerpo en contacto con el fluido,
es la temperatura en la superficie del cuerpo y
es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.
Radiación
Símbolo que
indica la presencia de radiación.
El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.
Marco
teórico
La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas α, neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía.
Si la radiación transporta energía suficiente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante. En caso contrario se habla de radiación no ionizante. El carácter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.
Son radiaciones ionizantes los rayos X, rayos γ, partículas α y parte del espectro de la radiación UV entre otros. Por otro lado, radiaciones como los rayos UV y las ondas de radio, TV o de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.
Elementos
radiactivos
Algunas substancias químicas están formadas por elementos químicos cuyos núcleos atómicos son inestables. Como consecuencia de esa inestabilidad, sus átomos emiten partículas subatómicas de forma intermitente y aleatoria.[1]
En general son radiactivas las sustancias que presentan un exceso de protones o neutrones. Cuando el número de neutrones difiere del número de protones, se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos.[1] Eventualmente el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas α que son realmente núcleos de helio, partículas β que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad:
- Radiación α, que aligera los núcleos
atómicos en 4 unidades básicas, y cambia el número atómico en dos
unidades.[1]
- Radiación β, que no cambia la masa
del núcleo, ya que implica la conversión de un protón en un neutrón o
viceversa, y cambia el número atómico en una sola unidad (positiva o
negativa, según la partícula emitida sea un electrón o un positrón).[1]
Además existe un tercer tipo de radiación en que simplemente se emiten fotones de alta frecuencia, llamada radiación γ. En este tipo de radicación lo que sucede es que el núcleo pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo α, β o γ. La radiación γ es un tipo de radiación electromagnética muy penetrante debido a que los fotones no tienen carga eléctrica, así como ser inestables dentro de su capacidad molecular dentro del calor que efectuasen entre sí.[1]
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