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Transferencia de calor por conducción (1): principios básicos

2014-07-29

Uno de los grandes mecanismos de transferencia de calor es el de la conducción que se produce entre las partículas vecinas de un medio material. Desde un punto de vista macroscópico, la conducción térmica es un fenómeno directo, sin intermediarios, que se produce en el seno de los medios materiales.

La experiencia nos indica que el calor transmitido por conducción tiende a ir de las zonas de temperatura alta a zonas de temperatura baja. Este flujo de calor es una potencia (una energía transferida por unidad de tiempo) repartida sobre una superficie: podemos dividir imaginariamente un volumen material en dos partes y determinar la potencia transferida a través de la superficie de frontera entre ambas partes.

La conducción de calor en un sistema material queda explicada a partir de primeros principios aplicados a las partículas, pero el camino es largo. También es posible partir de resultados anteriores y resolver la mecánica con niveles intermedios de detalle. La conducción propiamente dicha, como fenómeno macroscópico, emerge del comportamiento microscópico. Sin entrar en detalles, podemos hacer un experimento mental en el que tenemos un volumen material dividido en volúmenes diminutos. La agitación molecular media de un volumen diminuto puede ser diferente de la de cualquiera de sus vecinos. Cada volumen diminuto interactúa con sus vecinos mediante colisiones entre moléculas que tienden a uniformizar el estado de agitación molecular de este volumen con el de los vecinos. El efecto agregado es una tendencia a la uniformidad global de la agitación molecular (con ello, de la temperatura).

Categorías: Física

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