efecto invernadero
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Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Agronomia
ARea de Ciencias
Suba rea de Matematica y Fisica
Fisica Aplicada
Ing. Ariel Turcios
TRANSFERENCIA DE CALOR Y EFECTO INVERNADERO
Cristina Maria Alejandra Moran Garcia
Carne: 200722709
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TRANSFERENCIA DE CALOR
Es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor
temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una
temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía
térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre detal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de
calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la
Segunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos
objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo
puede hacerse más lenta.
Convecciòn
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 demateriales fluidos. Estos al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad
disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que
está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por
medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
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.
Ejemplo:
La convección en la atmósfera terrestre involucra la transferencia de enormes cantidades
del calor absorbido por el agua. Forma nubes de gran desarrollo vertical (por ejemplo,
cúmulos congestus y, sobre todo, cumulonimbos, que son los tipos de nubes que alcanzanmayor desarrollo vertical). Estas nubes son las típicas portadoras de tormentas eléctricas y
de grandes chaparrones. Al alcanzar una altura muy grande (por ejemplo, unos 12 ó 14
km) y enfriarse violentamente, pueden producir tormentas de granizo, ya que las gotas de
lluvia se van congelando al ascender violentamente y luego se precipitan al suelo ya en
estado sólido.
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Conduccion
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 cinetica 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.
Radiación
El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondaselectromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.
Radiacion termica
Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo debido a
su temperatura. Todos los cuerpos con temperatura superior a 0 K emiten radiación
electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de
onda considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es
la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1µm a 100µm, abarcando por
tanto parte de la región ultravioleta, la visible y la infrarroja del espectroelectromagnético.
La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación
continuo. La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una densidad de
probabilidad que depende solo de la temperatura.
Los cuerpos negros emiten radiación térmica con el mismo espectro correspondiente a su
temperatura, independientemente de los detalles de su composición. Para el caso de un
cuerpo negro, la función de densidad de probabilidad de la frecuencia de onda emitida
está dada por la ley de radiación térmica de Planck , la ley de Wien da la frecuencia de
radiación emitida más probable y la ley de Stefan-Boltzmann da el total de energíaemitida por unidad de tiempo y superficie emisora (esta energía depende de la cuarta
potencia de la temperatura absoluta).
Ejemplo
Muchos insectos, tales como las abejas pueden ver la luz ultravioleta que es útil para
encontrar el néctar en las flores. Por esta razón, los éxitos reproductivos de las especies de
plantas cuyos ciclos de vida están vinculados con la polinización de los insectos,
dependen de que produzcan emisión ultravioleta, más bien que del colorido aparente a los
ojos humanos.
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Efecto invernadero
La atmósfera de la Tierra está compuesta de muchos gases. Los más abundantes son el
nitrógeno y el oxígeno (este último es el que necesitamos para respirar). El resto, menos
de una centésima parte, son gases llamados "de invernadero". No los podemos ver ni oler,
pero están allí. Algunos de ellos son el dióxido de carbono, el metano y el dióxido denitrógeno.
En pequeñas concentraciones, los gases de invernadero son vitales para nuestra
supervivencia. Cuando la luz solar llega a la Tierra, un poco de esta energía se refleja en
las nubes; el resto atraviesa la atmósfera y llega al suelo. Gracias a esta energía, por
ejemplo, las plantas pueden crecer y desarrollarse.
Pero no toda la energía del Sol es aprovechada en la Tierra; una parte es "devuelta" al
espacio. Como la Tierra es mucho más fría que el Sol, no puede devolver la energía en
forma de luz y calor. Por eso la envía de una manera diferente, llamada "infrarroja". Un
ejemplo de energía infrarroja es el calor que emana de una estufa eléctrica antes de que
las barras comiencen a ponerse rojas.
Los gases de invernadero absorben esta energía infrarroja como una esponja, calentando
tanto la superficie de la Tierra como el aire que la rodea. Si no existieran los gases de
invernadero, el planeta sería ¡cerca de 30 grados más frío de lo que es ahora! En esas
condiciones, probablemente la vida nunca hubiera podido desarrollarse. Esto es lo que
sucede, por ejemplo, en Marte.
Calentamiento del planeta
Algunos de los gases que producen el efecto invernadero, tienen un origen natural en la
atmósfera y, gracias a ellos, la temperatura superficial del planeta a permitido el
desarrollo de los seres vivos. De no existir estos gases, la temperatura media global seria
de unos 20ºC bajo cero, el lugar de los 15ºC sobre cero de que actualmente disfrutamos.
Pero las actividades humanas realizadas durante estos últimos siglos de revoluciones
industriales, y especialmente en las ultimas décadas, han disparado la presencia de estos
gases y han añadido otros con efectos invernadero adicionales, además de causar otros
atentados ecológicos.
Es un hecho comprobado que las temperatura superficial de la Tierra está aumentando a
un ritmo cada vez mayor. Si se continúa así, la temperatura media de superficie terrestre
aumentara 0,3ºC por década. Esta cifra, que parece a simple vista no excesiva, puedeocasionar, según los expertos grandes cambios climáticos en todas las regiones terrestres.
La década de los años ochenta a sido la mas calurosa desde que empezaron a tomar
mediciones globales de la temperatura y los científicos están de acuerdo en prever que,
para el año 2020, la temperatura haya aumentado en 1,8ºC.
Evaporación
La evaporación es un proceso físico que consiste en el pasaje lento y gradual de un estado
líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la
tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se produce a cualquier
temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla.
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Humedad Relativa
La humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la
máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando
las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más
habitual de expresar la humedad ambiental. Se expresa en tanto por ciento. %
donde
es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire;
es la presión de saturación de vapor de agua a la temperatura en la mezcla
de aire; y
es la humedad relativa de la mezcla de aire que se está considerando.
La importancia de esta manera de expresar la humedad ambiente estriba en que refleja
muy adecuadamente la capacidad del aire de admitir más o menos vapor de agua, lo que,
en términos de comodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de evaporar
la transpiración, importante regulador de la temperatura del cuerpo humano.
Bibliografía
1. Kwan-Hoong Ng/ 22 October 2003/Non-Ionizing Radiations – Sources, Biological
Effects, / Radiacion /medio electrónico/ Malasia, Malasia / fecha de consulta 14 de abril
del 2012 /Radiacion concepto general y ejemplos / disponible en
http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n
2. Efecto invernadero / 12 de septiembre 2008 / Efecto invernadero / El efecto
invernadero / medio electrónico / Argentina , Buenos Aires / Fecha de consulta 14 de
abril del 2012 / Calentamiento global y sus repercusiones en el medio ambiente /
disponible en http://www.portalplanetasedna.com.ar/efecto_invernadero1.htm#efe
3. Efecto invernadero / 12 de septiembre 2008 / efecto invernadero /Calentamiento de la
tierra / medio electrónico / Argentina , Buenos Aires / Fecha de consulta 14 de abril del
2012 / Calentamiento global y sus repercusiones en el medio ambiente / disponible enhttp://www.portalplanetasedna.com.ar/efecto_invernadero1.htm#efe