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Mecanismos de transmisión de calor – Conducción

Son conocidos y estudiados tres mecanismos básicos de transmisión de calor: conducción, convección y radiación. En esta oportunidad desarrollamos la conducción.

Cuando en un sistema líquido, sólido o gaseoso, la temperatura sea diferente en distintas zonas del mismo, las moléculas o átomos más calientes transmitirán su energía a sus vecinos más fríos por medio del contacto molecular. Como resultado se tiene un flujo de calor en la dirección decreciente de temperatura. Este flujo de calor, será dentro de un rango de temperaturas acotado, proporcional a la variación de temperatura por unidad de longitud y al área a través de la cual fluye el calor.

Q= -k*A*(dT/dx)

Donde x es el eje en cuya dirección varía la temperatura, Q es el flujo de calor en dicha dirección, A es el área normal al flujo y k es una constante de proporcionalidad. El signo negativo indica que la dirección en que se transfiere la energía es aquella en que la temperatura disminuye.

Puede expresarse el flujo de calor en función de la densidad del flujo de calor como sigue:

q= -k*(dT/dx)

Más allá de tratarse de modelos cuya descripción fenomenológica es muy diferente (sistemas sólidos, líquidos y gaseosos tienen comportamientos muy diferentes a nivel molecular), las expresiones finales que permiten el cálculo del flujo de calor es similar.

Por ende, el hecho de que en todos los casos pueda establecerse una proporcionalidad entre el flujo de calor y el gradiente de temperaturas hace que se agrupe todos estos mecanismos bajo el nombre de conducción. Podemos decir entonces, que la conducción es una forma de transmisión de calor caracterizada por una proporcionalidad entre el flujo de calor y el gradiente de temperaturas del sistema.

El coeficiente de proporcionalidad recibe el nombre de conductividad térmica del medio. Y tiene como unidades Kcal/hm°C, BTU/hft°F, o W/mK.

Para saber, la conducción presenta las siguientes características que la diferencian de otras formas de transferencia de energía:

*Para que exista conducción es necesaria la presencia de materia; existe otro mecanismo, que es la radiación, que permite la propagación de calor en el vacío.

*Es un mecanismo que permite la transferencia de calor en medios en reposo; en los fluidos en movimiento se verifica otro mecanismo que es la convección.

*Por último, es el único mecanismo posible de transmisión de calor en cuerpos opacos.