Transferencia de calor

La transferencia de calor es una disciplina de la ingeniería térmica que se ocupa de la generación, el uso, la conversión y el intercambio de energía térmica (calor) entre sistemas físicos. La transferencia de calor se clasifica en varios mecanismos, como conducción térmica, convección térmica, radiación térmica y transferencia de energía por cambios de fase. Los ingenieros también consideran la transferencia de masa de diferentes especies químicas (transferencia de masa en forma de advección), ya sea fría o caliente, para lograr la transferencia de calor. Si bien estos mecanismos tienen características distintas, a menudo ocurren simultáneamente en el mismo sistema.

La conducción de calor, también llamada difusión, es el intercambio microscópico directo de energía cinética de partículas (como moléculas) o cuasipartículas (como ondas de red) a través de la frontera entre dos sistemas. Cuando un objeto está a una temperatura diferente a la de otro cuerpo o su entorno, el calor fluye de manera que el cuerpo y el entorno alcanzan la misma temperatura, momento en el que se encuentran en equilibrio térmico. Tal transferencia de calor espontánea siempre ocurre de una región de alta temperatura a otra región de temperatura más baja, como se describe en la segunda ley de la termodinámica.

La convección de calor ocurre cuando el flujo a granel de un fluido (gas o líquido) transporta su calor a través del fluido. Todos los procesos convectivos también mueven el calor en parte por difusión. El flujo de fluido puede ser forzado por procesos externos o, a veces (en campos gravitatorios) por fuerzas de flotabilidad causadas cuando la energía térmica expande el fluido (por ejemplo, en una columna de fuego), lo que influye en su propia transferencia. Este último proceso a menudo se denomina "convección natural". El primer proceso a menudo se llama "convección forzada". En este caso, se fuerza el flujo del fluido mediante el uso de una bomba, ventilador u otro medio mecánico.

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