Introduccin a la fsica trmica Introduccin a la fsica trmica La temperatura y termmetros Termmetros como velocidad, aceleracin Qu es el calor? Mtodos de Transferencia de Calor Precios de Transferencia de CalorEl calor, la energa y la temperatura impregnan nuestras vidas.Slo pensar en ello.Damos atencin a caliente y fra en la decisin de lo que usamos durante el da, por la noche y cuando vamos a la cama.Pensamos en el tema al momento de decidir el nmero de cubiertas, o ninguna en absoluto, vamos a envolver en o dormir bajo en la noche con el fin de mantenerla temperatura adecuada.Muchos de nosotros tenemos sistemas de calefaccin y refrigeracin en nuestros hogares, escuelas y lugares de trabajo que controlan la temperatura durante el da y noche para mantenernos lo ms cmoda posible sin gastar demasiado dinero.Instalamos ventiladores o ventiladores porttiles utilizamos en nuestros hogares para mantenernos cmodos.La mayora de nosotros tenemos los coches equipados con sistemas de calefaccin y aire acondicionado;algunos incluso pueden tener metros en sus coches, que registran las temperaturas interiores y exteriores.Muchos de nosotros ver y escuchar a los informes meteorolgicos, especialmente las temperaturas pronosticadas, con gran inters para que podamos tomar decisiones sobre qu ponerse y qu hacer al da siguiente.Nuestros cuerpos son muy sensibles al calor y fro.Aprendemos muy temprano en la vida a travs de la Universidad de dolor que no debemos tocar una olla caliente en la estufa o una bombilla caliente en una lmpara.Es una leccin extraordinaria que hace una impresin para toda la vida.En esa misma universidad, aprendemos que debemos tener cuidado con introduccin en la boca o probar los alimentos calientes.Aprendemos cmo utilizar nuestras manos para sentir el calor que emana de este tipo de alimentos y aprendemos cmo soplar suavemente en la comida para ayudar a enfriarlo.Aquellos de nosotros con cualquiera de los genes pobres o mala atencin dental (o ambos) conocen el dolor de helado fro golpear un nervio en una cavidad del diente.Y todos tenemos recuerdos vvidos de mam y pap se pegan un termmetro debajo de la lengua (o en otro lugar) para obtener la temperatura de nuestro cuerpo para ver si tenamos fiebre.Todos sabemos que la experiencia de la transpiracin - nuestros cuerpos mecanismo integrado de nosotros enfriamiento cuando las temperaturas comienzan a elevarse.Nuestros cuerpos tienen un estrecho rango de temperaturas que pueden mantener.Cualquier desviacin de este rango puede resultar en graves consecuencias, incluyendo la muerte.

Temas candentes y Preguntas DifcilesTemas de energa se han convertido en temas de inters nacional y mundial.Los polticos y los estudiosos debaten temas relacionados con el suministro de energa, las energas alternativas y el impacto de nuestras dependencias de la energa sobre elmedio ambiente.Globalwarminges untema candenteen los crculos nacionales y mundiales.A medida que el precio de la gasolina de octanaje se eleva en la bomba, nuestro inters en el transporte eficiente de energa se intensifica.Los cientficos buscan apasionadamente por los combustibles alternativos que ser rentable y respetuosa con el medio ambiente.A menudo escuchamos de una crisis energtica o incluso una escasez de energa.Mientras tanto, los cientficos predican acerca de la ley deconservacin de la energa, dejando a la confusa pblico sobre cmo puede haber una escasez de algo que seconserva.Qu es el calor y de dnde viene?Cmo funciona la calefaccin y refrigeracin de trabajo?Cuando algo se enfra, lo que est perdiendo o ganando?Qu est caliente y fra?Es el calor lo mismo que la temperatura?Cul es la temperatura?Cmo funciona una temperatura medida del termmetro?Qu es la energa y de dnde viene?Qu se entiende por conservacin de energa?Por qu necesitamos esta cosa que llamamos energa?Cmo medimos el calor y la energa?Qu sucede con la energa despus de que se utiliza?Estas son algunas de las preguntas que esperamos arrojar luz sobre durante esta unidad (y la siguiente) de The Physics Classroom Tutorial.Al igual que las leyes de la gravedad, las leyes no escritas de calor y energa parecen gobernar el comportamiento trmico de nuestros cuerpos y los objetos que nos rodean.Queremos entender estos comportamientos y las leyes que parecen gobernar ellos.Nuestro entendimiento tiene que ser a la vezmacroscpicaypartculas.Los patrones que se observan en lo que respecta ala temperatura, el calor y la energa se pueden explicar si pensamos en la materia a nivel de partculas.Nos enteramos de que el comportamiento de los tomos y molculas - los bloques de construccin de la materia - son la base para la comprensin de calor y energa.En pocas palabras, la materia se compone de pequeospetardosylombrices.Estas partculas - bangers y wigglers - estn en constante movimiento.Ellos golpean uno contra el otro y contra las paredes del recipiente.Y tambin meneo sobre una posicin fija.Los comportamientos que observamos - el nivel macroscpico - se explican por las conductas que no podemos observar - el comportamiento de lospetardosy laslombricesen el nivel de partculas.Nuestro esfuerzo en este captulo (y el siguiente) es entender los patrones observados de comportamiento trmico y para explicar estos patrones en trminos de las partculas para que el asunto se hace de.Todos tenemosuna ideade lo que es la temperatura.Incluso tenemos un lenguaje comn que utilizamos para describir cualitativamente la temperatura.El agua de la ducha o baera se siente caliente o fro o caliente.El tiempo fuera esfraovapor.Ciertamente tenemos una buena idea de cmo uno la temperatura es cualitativamente diferente a otra temperatura.No siempre podemos estar de acuerdo en si la temperatura ambiente es demasiado caliente o demasiado fra o apenas a la derecha.Pero vamos a probablemente todos de acuerdo en que poseemos termmetros incorporados para hacer juicios cualitativos sobre temperaturas relativas.Cul es la temperatura?A pesar de nuestra sensacin incorporado para la temperatura, sigue siendo uno de esos conceptos en la ciencia que es difcil de definir.Parece que una pgina tutorial explorar el tema de la temperatura y termmetros debe comenzar con una definicin simple de la temperatura.Pero es en este punto que estoyperplejo.As que me dirijo a ese recurso familiar,Dictionary.com... donde encuentro las definiciones que varan desde la simple-todava-no muy esclarecedor a la demasiado complejo para ser esclarecedor.A riesgo de hacer un planchazo en la piscina de la iluminacin, voy a enumerar algunas de esas definiciones aqu: El grado de picor o frialdad de un cuerpo o el medio ambiente. Una medida de la calidez o frialdad de un objeto o sustancia con relacin a un valor estndar. Una medida de la energa cintica media de las partculas en una muestra de la materia, se expresa en trminos de unidades o grados designados en una escala estndar. Una medida de la capacidad de una sustancia, o ms generalmente de cualquier sistema fsico, para transferir energa trmica a otro sistema fsico. Cualquiera de varias medidas estandarizadas numricos de esta habilidad, como el Kelvin, Fahrenheit, y la escala Celsius.Por cierto, nos sentimos cmodos con las dos primeras definiciones - el grado o medida de qu tan caliente o fro es un objeto.Pero nuestra comprensin de la temperatura no es fomentado por tales definiciones.La tercera y la cuarta definiciones que hacen referencia a la energa cintica de las partculas y la capacidad de una sustancia para transferir calor son cientficamente exacto.Sin embargo, estas definiciones son demasiado sofisticado para servir como buenos puntos de partida para una discusin de la temperatura.As que vamos a renunciar a una definicin similar a la quinta uno que se enumera - temperatura puede ser definida como la lectura en un termmetro.Es cierto que esta definicin no tiene el poder que se necesita para provocar la tan deseadaAha!Ahora entiendo!momento.No obstante que sirve como un gran punto de partida para esta leccin en el calor y la temperatura.Temperaturaes lo que lee el termmetro.Sea lo que sea que la temperatura es una medida de la, que se refleja en la lectura de un termmetro.Entonces, cmo funciona un termmetro?Cmo lo hace fiablemedidor delo que sea que la temperatura es una medida de?Cmo funciona un termmetro ObrasHoy en da, hay una gran variedad de tipos de termmetros.El tipo que la mayora de nosotros estamos familiarizados con la clase de la ciencia es el tipo que consiste en un lquido encerrado en una columna de vidrio estrecho.Los antiguos termmetros de este tipo utilizan mercurio lquido.En respuesta a nuestra comprensin de los problemas de salud asociados con la exposicin al mercurio, estos tipos de termmetros suelen utilizar algn tipo de lquido de alcohol.Estos termmetros de lquido se basan en el principio de la expansin trmica.Cuando una sustancia se calienta, se expande a un mayor volumen.Casi todas las sustancias presentan este comportamiento de dilatacin trmica.Es la base del diseo y el funcionamiento de los termmetros.Como la temperatura del lquido en un termmetro aumenta, su volumen aumenta.El lquido est encerrado en un vaso alto y estrecho (o plstico) columna con un rea de seccin transversal constante.El aumento de volumen es por lo tanto debido a un cambio en la altura del lquido dentro de la columna.El aumento en el volumen, y por lo tanto en la altura de la columna de lquido, es proporcional al aumento de la temperatura.Supongamos que un aumento de 10 grados en la temperatura causa un aumento de 1 cm en la altura de la columna.A continuacin, un aumento de 20 grados en la temperatura causar un aumento de 2 cm de altura de la columna.Y un aumento de 30 grados en la temperatura causar s-3 cm aumento en la altura de la columna.La relacin entre la temperatura y la altura de la columna es lineal en el intervalo de temperatura pequeo para el que se utiliza el termmetro.Esta relacin lineal hace que la calibracin de un termmetro de una tarea relativamente fcil.La calibracin de cualquier herramienta de medicin consiste en la colocacin de las divisiones o marcas sobre la herramienta para medir una cantidad con precisin en comparacin con los estndares conocidos.Cualquier herramienta de medicin - incluso un metro de madera - se debe calibrar.La herramienta necesitadivisiones o marcas;por ejemplo, un palo metro tpicamente tiene marcas cada 1 cm aparte o cada 1 mm de separacin.Estas inscripciones debern ser colocados con precisin y la exactitud de su colocacin slo se pueden juzgar cuando se compara con otro objeto que se conoce con precisin para tener una cierta longitud.Un termmetro se calibra mediante el uso de dos objetos de temperaturas conocidas.El proceso tpico implica el uso del punto de congelacin y el punto de ebullicin del agua pura.El agua se conoce a congelar a 0 C y a hervir a 100 C a una presin atmosfrica de 1 atm.Al colocar un termmetro en mezcla de agua helada y permitiendo que el lquido termmetro para alcanzar una altura estable, la marca de 0 grados se puede colocar sobre el termmetro.Del mismo modo, colocando el termmetro en agua en ebullicin (a 1 atm de presin) y permitiendo que el nivel de lquido para llegar a una altura estable, la marca de 100 grados se puede colocar sobre el termmetro.Con estas dos marcas colocadas sobre el termmetro, 100 divisiones equidistantes se pueden colocar entre ellos para representar las marcas de 1 grado.Puesto que existe una relacin lineal entre la temperatura y la altura del lquido, las divisiones entre 0 grados y 100 grados pueden ser igualmente espaciados.Con un termmetro calibrado, mediciones exactas pueden ser hechas de la temperatura de cualquier objeto dentro del rango de temperatura para el cual ha sido calibrado.

Escalas de temperaturaEl proceso de calibracin descrito anteriormente termmetro resultados en lo que se conoce como untermmetro centgrado.Un termmetro centgrados tiene 100 divisiones o intervalos entre el punto de congelacin normal y el punto de ebullicin normal del agua.Hoy en da, la escala centgrada se conoce como laescala Celsius, llamado as por el astrnomo sueco Anders Celsius que se acredita con su desarrollo.La escala Celsius es la escala de temperatura ms ampliamente aceptado utilizado en todo el mundo.Es la unidad estndar de medicin de la temperatura en casi todos los pases, la ms notable excepcin de los Estados Unidos.Usando esta escala, una temperatura de 28 grados Celsius se abrevia como 28 C.Tradicionalmente lentos en adoptar el sistema mtrico y otras unidades aceptadas de las mediciones, los Estados Unidos ms comnmente utiliza laescala de temperatura Fahrenheit.Un termmetro puede ser calibrado utilizando la escala Fahrenheit de una manera similar como se ha descrito anteriormente.La diferencia es que el punto de congelacin normal del agua se designa como 32 grados y el punto de ebullicin normal del agua se designa como 212 grados en la escala Fahrenheit.Como tal, hay 180 divisiones o intervalos entre estas dos temperaturas cuando se utiliza la escala Fahrenheit.La escala Fahrenheit es nombrado en honor del fsico alemn Daniel Fahrenheit.Una temperatura de 76 grados Fahrenheit se abrevia como 76 F.En la mayora de pases de todo el mundo, la escala Fahrenheit ha sido reemplazado por el uso de la escala Celsius.Las temperaturas expresadas por la escala Fahrenheit se pueden convertir a la escala Celsius equivalente mediante la siguiente ecuacin: C = ( F - 32 ) /1.8Del mismo modo, las temperaturas expresadas por la escala Celsius se pueden convertir a la escala Fahrenheit equivalente mediante la siguiente ecuacin: F = 1.8 C + 32 La escala de temperatura KelvinMientras que las escalas Celsius y Fahrenheit son las escalas de temperatura ms utilizados, hay varias otras escalas que se han utilizado a lo largo de la historia.Por ejemplo, no es la escala Rankine, la escala de Newton y la escala Romer, todos los cuales rara vez se utiliza.Finalmente, existe laescala de temperatura Kelvin, que es el sistema mtrico estndar de medicin de la temperatura y quiz la escala de temperatura ms ampliamente utilizado entre los cientficos.La escala de temperatura Kelvin es similar a la escala de temperatura Celsius en el sentido de que hay 100 incrementos iguales grados entre el punto de congelacin normal y el punto de ebullicin normal del agua.Sin embargo, la marca de cero grados en la escala de temperatura Kelvin es 273,15 unidades ms fro de lo que es en la escala Celsius.As una temperatura de 0 Kelvin es equivalente a una temperatura de -273,15 C.Observe que el smbolo de grado no se utiliza con este sistema.As una temperatura de 300 unidades por encima de 0 Kelvin se refiere como 300 Kelvin y no 300 grados Kelvin;tal temperatura se abrevia como 300 K. Las conversiones entre las temperaturas Celsius y temperaturas Kelvin (y viceversa) se puede realizar utilizando una de las dos ecuaciones de abajo. C = K - 273.15 K = C + 273.15

El punto en la escala Kelvin cero se conoce comocero absoluto.Es la temperatura ms baja que se puede alcanzar.El concepto de una temperatura mnima absoluta fue promovido por el fsico escocs William Thomson (tambin conocido como Lord Kelvin) en 1848 Thomson teoriz basan en principios termodinmicos que la temperatura ms baja que podra lograrse era -273 C.Antes de Thomson, experimentalistas como Robert Boyle (siglo 17) eran muy conscientes de la observacin de que el volumen (e incluso la presin) de una muestra de gas era dependiente de su temperatura.Las mediciones de las variaciones de presin y el volumen con los cambios en la temperatura podran hacerse y se representaron grficamente.Parcelas de volumen frente a la temperatura (a presin constante) y la presin frente a la temperatura (a volumen constante) reflejan la misma conclusin - el volumen y la presin de un gas se reduce a cero a una temperatura de -273 C.Dado que estos son los valores ms bajos de volumen y presin que son posibles, es razonable concluir que -273 C fue la temperatura ms baja que era posible.

Thomson se refiri a esta temperatura mnima ms baja queel cero absolutoy sostuvo que una escala de temperatura se aprob que tena cero absoluto como el valor ms bajo en la escala.Hoy, esa escala de temperatura lleva su nombre.Los cientficos y los ingenieros han sido capaces de enfriar la materia a temperaturas cercanas a -273,15 C, pero nunca por debajo de ella.En el proceso de refrigeracin materia a temperaturas cercanas al cero absoluto, se ha observado una variedad de propiedades inusuales.Estas propiedades incluyen la superconductividad, la superfluidez y un estado de la materia conocido como condensado Bose-Einstein.La temperatura es lo lee el termmetro.Pero, qu es exactamente un reflejo de temperatura?El concepto de una temperatura de cero absoluto es bastante interesante y la observacin de las propiedades fsicas notables para las muestras de la materia que se aproximan al cero absoluto hace que uno reflexionar sobre el tema con mayor profundidad.Hay algo que sucede en el nivel de partculas que se relaciona con las observaciones realizadas a nivel macroscpico?Hay algo ms profundo que la temperatura que la simple lectura de un termmetro?A medida que la temperatura de una muestra de materia aumenta o disminuye, lo que est sucediendo a nivel de tomos y molculas?Estas cuestiones se abordarn enla siguiente pginade la leccin 1.

Comprendiendo lo ledo1. En el debate sobre la calibracin de un termmetro, se mencion que haba una relacin lineal entre la temperatura y la altura del lquido en la columna.Qu pasa si la relacin no fue lineal?Podra un termmetro an calibrar si la temperatura y la altura de la columna del lquido no estaban relacionados por una relacin lineal?Ver respuesta

2. Cul es el incremento de temperatura ms pequea - un grado Celsius o un grado Fahrenheit?Explique.Ver respuesta

3. Realice las conversiones de temperatura apropiadas con el fin de llenar los espacios en blanco en la tabla de abajo.Celsius ()Fahrenheit ( F)Kelvin (K)

a.0

b.212

c.0

d.78

e.12

Ver respuesta

Enla pgina anteriorde esta leccin, la temperatura se defini como la lectura de un termmetro.El proceso de calibracin de un termmetro, se explic y la variedad de escalas de temperatura comnmente utilizados fueron descritos.Por ltimo, se discuti el concepto de temperatura absoluta ms baja.Pero al final, no se le dio la definicin fundamental de la temperatura.Temperatura slo se defini en trminos prcticos - la lectura de un termmetro.Ahora tenemos que responder a la pregunta ms fundamental: cul es la lectura de un termmetro de la reflexin de la?Cul es la temperatura medida de?

Temperatura considerada como una medida de la energa cintica deEs en este punto que podemos utilizar una definicin ms sofisticada de la temperatura.La temperatura es una medida de la energa cintica media de las partculas dentro de una muestra de la materia.Enuna unidad anteriorde The Physics Classroom Tutorial,la energa cinticase define como la energa del movimiento.Un objeto ... o una partcula ... que se mueve tiene energa cintica.Hay tres formas comunes de energa cintica - energa cintica de vibracin, la energa cintica de rotacin y la energa cintica de traslacin.Hasta este punto del tutorial, hemos energa cintica asociada con el movimiento de un objeto (o partculas) de un lugar a otro.Esto se conoce como la energa cintica de traslacin.Una pelota que se muevea travs del espaciotiene una energa cintica de traslacin.Pero un objeto tambin puede tener la energa cintica de vibracin;esta es la energa del movimiento posedo por un objeto que se oscilantes o vibrantes sobre una posicin fija.Y una masa unida a un resorte tiene una energa cintica de vibracin.Dicha masa no se desplace de forma permanente de su posicin como una pelota que se mueve a travs del espacio.Finalmente un objeto puede tener una energa cintica de rotacin;esta es la energa asociada con un objeto que est girando alrededor de un eje imaginario de rotacin.Una peonza no se est moviendoa travs del espacioy no est vibrando sobre una posicin fija, pero todava hay energa cintica asociada con su movimiento alrededor de un eje de rotacin.Esta forma de energa cintica se llama energa cintica de rotacin.Una muestra de la materia se compone de partculas que pueden ser vibrando, rotando y movindose a travs del espacio de su contenedor.As que a nivel de partculas, una muestra de la materia posee energa cintica.Una taza caliente de agua en una encimera puede parecer tan quieto como pueden ser;sin embargo, las partculas que estn contenidas dentro de ella tienen una energa cintica.En el nivel de partculas, hay tomos y molculas que vibran, que giran y se mueven a travs del espacio de su contenedor.Pegue un termmetro en el vaso de agua y ver la evidencia de que el agua posee energa cintica.La temperatura del agua, como se refleja en la lectura del termmetro, es una medida de la cantidad media de la energa cintica poseda por las molculas de agua.Cuando la temperatura de un objeto aumenta, las partculas que componen el objeto comienzan a moverse ms rpido.Ellos o vibran ms rpidamente, con mayor frecuencia giran o se mueven a travs del espacio con una velocidad mayor.El aumento de la temperatura provoca un aumento en la velocidad de las partculas.As como una muestra de agua en una ollase calienta, sus molculas empiezan a moverse con mayor velocidad y esta mayor velocidad se refleja en una mayor lectura del termmetro.Del mismo modo, si una muestra de agua se coloca en elcongelador, sus molculas comienzan a moverse ms lenta (con una velocidad ms baja) y esto se refleja por un termmetro de lectura inferior.Es en este sentido que un termmetro puede ser pensado como un velocmetro.

Boltzmann velocidad Distribucin y media energa cinticaEn el inicio de esta pgina, la temperatura se define como una medida de la cantidad media de energa cintica poseda por un objeto.Pero, qu se entiende pormedio dela energa cintica?En cualquier muestra de la materia, las partculas se estn moviendo.Considere la muestra de gas helio en el interior de un globo lleno de helio.El movimiento predominante de los tomos de helio es el movimiento de traslacin.Los tomos de helio se mueven a travs del espacio del globo de un lugar a otro.Mientras lo hacen, se encuentran con las colisiones entre s y con las paredes del globo.Estas colisiones dan como resultado cambios en la velocidad y la direccin.Como resultado, no hay una nica velocidad a la que los tomos de helio se mueven, sino una gama de velocidades.Siendo que hay una gama de velocidades con que se mueven los tomos de helio, hay una gama de energas cinticas que poseen estas partculas.Esto se refiere a menudo como una distribucin de velocidad de Boltzmann y se representa grficamente mediante el diagrama de abajo.Volveremos a hablar de este tema en el prximo captulo de la Fsica Aula Tutorial.

Si usted ha estado siguiendo a travs de esta leccin desde el principio, entonces la comprensin de la temperatura es cada vez ms sofisticada.Ahora ya sabe que la temperatura es ms de lo que se lee el termmetro;es un reflejo de la energa cintica media con la que se mueven las partculas.La descripcin macroscpica de la materia - una lectura del termmetro - est ligado a una descripcin particular de la materia - la velocidad con que se mueven las partculas.Ahora tenemos que investigar la pregunta: cul es la relacin entre la temperatura y el calor?Qu es el calor?Es la temperatura del mismo en forma de calor?Es la temperatura en cualquier manera relacionada con el calor?Cul esla causadel calor?Estas son las preguntas que vamos a reflexionar enla siguiente seccin de la leccin 1.

Comprendiendo lo ledo1. Considere dos muestras de diferentes gases.Una muestra se compone de tomos de helio y la otra muestra se compone de molculas diatmicas de oxgeno.Si las muestras estn a la misma temperatura, se las partculas dentro de la muestra tienen la misma velocidad media?Ver respuesta

2. Las partculas en una muestra de la sal de mesa (cloruro de sodio) no son libres para moverse.Estn encerrados en su lugar en una estructura conocida como una red cristalina.Pueden las partculas de cloruro de sodio poseen energa cintica?Ver respuestaA principios de esta leccin, se les dio cinco definiciones de estilo Diccionario de temperatura.Ellos eran: El grado de picor o frialdad de un cuerpo o el medio ambiente. Una medida de la calidez o frialdad de un objeto o sustancia con relacin a un valor estndar. Una medida de la energa cintica media de las partculas en una muestra de la materia, se expresa en trminos de unidades o grados designados en una escala estndar. Una medida de la capacidad de una sustancia, o ms generalmente de cualquier sistema fsico, para transferir energa trmica a otro sistema fsico. Cualquiera de varias medidas estandarizadas numricos de esta habilidad, como el Kelvin, Fahrenheit y escala CelsiusComo se ha mencionado, las dos primeras vietas tienen significados bastante obvias.El tercer punto fue el tema dela pgina anterior de esta leccin.El quinto punto fue la definicin que empezamos como discutimos la temperatura y el funcionamiento de los termmetros;fue el tema dela segunda pgina de esta leccin.Eso nos deja con el cuarto punto - la definicin de la temperatura en funcin de la capacidad de una sustancia para transferir calor a otra sustancia.Esta parte de la leccin 1 est dedicada a la comprensin de cmo la temperatura relativa de dos objetos afecta a la direccin en la que el calor se transfiere entre los dos objetos.Qu es el calor?Considere la posibilidad de una taza muy caliente de caf en la encimera de su cocina.Para fines de discusin, vamos a decir que la taza de caf tiene una temperatura de 80 C y que los alrededores (encimera, de aire en la cocina, etc) tiene una temperatura de 26 C.Qu crees que va a pasar en esta situacin?Sospecho que usted sabe que la taza de caf se enfriar gradualmente con el tiempo.A 80 C, no se atrevera a beber el caf.Incluso la taza de caf probablemente ser demasiado caliente al tacto.Pero con el tiempo, tanto en la taza de caf y el caf se enfre.Pronto ser a una temperatura potable.Y si se resiste a la tentacin de beber el caf, con el tiempo se alcance la temperatura ambiente.El caf se enfra desde 80 C a aproximadamente 26 C.Entonces, qu est sucediendo en el transcurso de tiempo para hacer que el caf se enfre?La respuesta a esta pregunta puede ser tantomacroscpicaypartculasen la naturaleza.A nivel macroscpico, diramos que el caf y la taza estn transfiriendo calor a los alrededores.Esta transferencia de calor se produce desde el caf caliente y taza caliente al aire circundante.El hecho de que el caf reduce su temperatura es una seal de que la energa cintica media de sus partculas est disminuyendo.El caf est perdiendo energa.La taza tambin est bajando su temperatura;la energa cintica media de sus partculas tambin est disminuyendo.La taza tambin est perdiendo energa.La energa que se pierde por el caf y la taza se est transfiriendo a los alrededores ms fros.Nos referimos a esta transferencia de energa desde el caf y la taza para el aire circundante y la encimera en forma de calor.En este sentido,el calores simplemente la transferencia de energa desde un objeto caliente a un objeto ms fro.Ahora vamos a considerar un escenario diferente - la de una lata fra de pop colocado en el mismo mostrador de la cocina.Para fines de discusin, vamos a decir que el pop y la lata que contiene tiene una temperatura de 5 C y que los alrededores (encimera, de aire en la cocina, etc) tiene una temperatura de 26 C.Qu pasar con la fra lata de pop en el transcurso del tiempo?Una vez ms, sospecho que usted sabe la respuesta.El pop fro y el recipiente se tanto calentar a temperatura ambiente.Pero lo que est sucediendo para causar estos objetos-ms fro que la habitacin-temperatura para aumentar su temperatura?El fro que escapa del pop y su recipiente?No!No hay tal cosa comoel escape de froocon fugas.Por el contrario, nuestra explicacin es muy similar a la explicacin utilizado para explicar por qu el caf se enfre.Hay una transferencia de calor.Con el tiempo, el pop y el contenedor de aumentar su temperatura.La temperatura se eleva de 5 C a cerca de 26 C.Este aumento de la temperatura es una seal de que la energa cintica media de las partculas dentro del pop y el contenedor est aumentando.Para que las partculas dentro del pop y el contenedor para aumentar su energa cintica, deben ser ganando energa de alguna parte.Pero de dnde?La energa se transfiere de los alrededores (encimera, de aire en la cocina, etc) en forma de calor.As como en el caso de la taza de caf de refrigeracin, la energa se transfiere de los objetos temperatura ms alta para el objeto temperatura ms baja.Una vez ms, esto se conoce como calor - la transferencia de energa desde el objeto de temperatura ms alta a un objeto de temperatura ms baja.

Otra definicin de TemperaturaAmbos de estos escenarios puede resumirse en dos frases sencillas.Un objeto disminuye su temperatura mediante la liberacin de energa en forma de calor a su entorno.Y un objeto aumenta su temperatura mediante la obtencin de energa en forma de calor de su entorno.Tanto elcalentamientoy elenfriamientode los objetos que funciona de la misma manera - por transferencia de calor desde el objeto temperatura ms alta para el objeto temperatura ms baja.As que ahora podemos significativa volver a exponer la definicin de la temperatura.Temperaturaes una medida de la capacidad de una sustancia, o ms generalmente de cualquier sistema fsico, para transferir energa trmica a otro sistema fsico.Cuanto mayor sea la temperatura de un objeto es, mayor es la tendencia de ese objeto para transferir calor.Cuanto menor es la temperatura de un objeto es, mayor es la tendencia de ese objeto para estar en el extremo receptor de la transferencia de calor.Pero tal vez usted ha estado preguntando: qu le sucede a la temperatura del entorno?No la encimera y el aire en la cocina aumentan su temperatura cuando la taza y el caf se enfre?Y la encimera y el aire en la cocina disminuyen su temperatura cuando la lata y su pop calientan?La respuesta es un rotundo S!La prueba?Slo tiene que tocar la encimera - se debe sentir ms fro o ms caliente que antes de la taza de caf o pop se fueron colocadas en la encimera.Pero qu pasa con el aire en la cocina?Eso s que es un poco ms difcil presentar una prueba convincente de.El hecho de que el volumen de aire en la habitacin es tan grande y que la energa se difunde rpidamente lejos de la superficie de la taza significa que el cambio de temperatura del aire en la cocina ser anormalmente pequeo.De hecho, serinsignificantemente pequea.Tendra que ser mucho ms la transferencia de calor antes de que haya un cambio de temperatura notable.Equilibrio TrmicoEn la discusin de la refrigeracin de la taza de caf, la encimera y el aire en la cocina fueron referidos como losalrededores.Es comn en las discusiones de la fsica de este tipo para utilizar un marco mental de unsistemay losalrededores.La taza de caf (y el caf) podra ser considerado como elsistemay todo lo dems en el universo seran considerados como losalrededores.Para hacerlo simple, a menudo reducir el alcance de los alrededores desde el resto del universo simplemente aquellos que estn inmediatamente alrededor del sistema.Este enfoque de anlisis de una situacin en trminos de sistema y entorno es tan til que vamos a adoptar el enfoque para el resto de este captulo y el siguiente.Ahora imaginemos una tercera situacin.Supongamos que una pequea taza de metal de agua caliente se coloca dentro de un vaso de plstico grande de agua fra.Supongamos que la temperatura del agua caliente es inicialmente de 70 C y que la temperatura del agua fra en el vaso externo es inicialmente 5 C.Y supongamos que ambos vasos estn equipados con termmetros (o sondas de temperatura) que miden la temperatura del agua en cada vaso en el transcurso del tiempo.Qu crees que pasar?Antes de seguir leyendo, piensa en la pregunta y comprometerse a algn tipo de respuesta.Cuando el agua fra se realiza el calentamiento y el agua caliente se hace de refrigeracin, sern sus temperaturas ser iguales o diferentes?El agua fra se caliente a una temperatura inferior a la temperatura que el agua caliente se enfra a?O como se produce el calentamiento y el enfriamiento, sern sus temperaturasse cruzan entre s?Afortunadamente, este es un experimento que se puede hacer y de hecho se ha hecho en muchas ocasiones.El siguiente grfico es una representacin tpica de los resultados.

Como se puede ver en el grfico, el agua caliente se enfra a aproximadamente 30 C y el agua fra se calienta hasta aproximadamente la misma temperatura.El calor se transfiere desde el objeto de alta temperatura (lata interior de agua caliente) para el objeto a baja temperatura (lata exterior de agua fra).Si designamos la copa interna de agua caliente comoel sistema, entonces podemos decir que hay un flujo de calor desdeel sistemaa losalrededores.Mientras haya una diferencia de temperatura entre el sistema y los alrededores, hay un flujo de calor entre ellos.El flujo de calor es ms rpido al principio tal como se representa por las pendientes ms pronunciadas de las lneas.Con el tiempo, la diferencia de temperatura entre el sistema y entorno disminuye y la tasa de transferencia de calor disminuye.Esto se denota por la pendiente ms suave de las dos lneas.(Informacin detallada sobre las tasas de transferencia de calor se discutirms adelante en esta leccin.) Con el tiempo, el sistema y el entorno alcancen la misma temperatura y la transferencia de calor cesa.Es en este punto, que los dos objetos se dice que han alcanzadoel equilibrio trmico.

La Ley de la Termodinmica ZeroethEn nuestrocaptulo sobre circuitos elctricos, nos enteramos de que una diferencia de potencial elctrico entre dos ubicaciones provoca un flujo de carga a lo largo de un camino conductor entre esos lugares.Mientras unadiferencia de potencial elctricose mantiene, existir un flujo de carga.Ahora, en este captulo aprendemos un principio similar en relacin con el flujo de calor.Una diferencia de temperatura entre dos ubicaciones causar un flujo de calor a lo largo de un (trmicamente) va conductora entre esos dos lugares.Mientras se mantiene la diferencia de temperatura, se producir un flujo de calor.Este flujo de calor contina hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura.Una vez que sus temperaturas se hacen iguales, se dice que estn en equilibrio trmico y el flujo de calor ya no tiene lugar.Este principio se refiere a veces como laley de la termodinmica zeroeth.Este principio se formaliz en ley despus de que ya haba sido la primera, segunda y tercera leyes de la termodinmicadescubierto.Pero debido a que la ley pareca ms fundamental que el anteriormente descubierto tres, se titula laley zeroeth.Todos los objetos se rigen por esta ley - esta tendencia hacia el equilibrio trmico.Representa un reto diario para aquellos que desean controlar la temperatura de sus cuerpos, su comida, sus bebidas y sus hogares.Utilizamos el hielo y el aislamiento para tratar de mantener las bebidas fras fro y utilizamos el aislamiento y los pulsos continuos de energa de microondas para mantener las bebidas calientes, calientes.Equipamos nuestros vehculos, nuestras casas y nuestros edificios de oficinas, equipadas con aire acondicionado y ventiladores con el fin de mantenerlos frescos durante los meses de verano.Y equipamos estos mismos vehculos y edificios con hornos y calentadores para mantener el calor durante los fros meses de invierno.Siempre que cualquiera de estos sistemas son a una temperatura diferente como el entorno y no estar perfectamente aislados de los alrededores (una situacin ideal), el calor fluir.Este flujo de calor continuar hasta que el sistema y sus alrededores han logrado la igualdad de temperaturas.Debido a que estos sistemas tienen un volumen considerablemente ms pequeo que el entorno, habr un cambio ms notable y sustancial en la temperatura de estos sistemas.

La teora del calricoLos cientficos se han preguntado durante mucho tiempo la naturaleza del calor.Hasta bien entrado el siglo 19, la nocin ms aceptada de calor era una que se asocia con un fluido llamadocalrico.Conocido qumico Antoine Lavoisier razon que haba dos formas de caloras - el tipo que estabalatenteo almacenado en los materiales combustibles y el tipo que erasensatay observable a travs de un cambio de temperatura.Para Lavoisier y sus seguidores, la quema de combustibles como resultado la liberacin de este calor latente al entorno donde se observ que causa un cambio de temperatura de los alrededores.Para Lavoisier y sus seguidores, el calor era siempre presente - ya sea en forma latente o en forma sensata.Si un hervidor de agua caliente se enfri a temperatura ambiente, se explic por el flujo de calrico del agua caliente a los alrededores.Segn la teora de caloras, el calor erade materialen la naturaleza.Era una sustancia fsica.Eracosas.Al igual que todas las cosas en el mundo de Lavoisier, calrica era una sustancia conservada.Al igual que en nuestra visin moderna del calor, la vista calorist era que si calrica fue puesto en libertad por un objeto, luego fue adquirida por otro objeto.La cantidad total de caloras nunca ha cambiado;simplemente se transfiere de un objeto a otro y se transforma de un tipo (latente) a otro tipo (sensible).Pero a diferencia de nuestra visin moderna de calor, calrica era una sustancia fsica real - un fluido que podra fluir de un objeto a otro.Y a diferencia de nuestro punto de vista moderno, el calor siempre estuvo presente en una forma u otra.Finalmente, en el punto de vista moderno, el calor est presente slo cuando hay una transferencia de energa.No tiene sentido hablar del calor como todava existente una vez que los dos objetos han llegado a un equilibrio trmico.El calor no es algo contenido en un objeto;ms bien es algo transferido entre objetos.El calor ya no existe cuando la transferencia cesa.

La cada de la teora calricaAunque siempre haba alternativas a la teora del calrico, que era la opinin ms aceptada hasta mediados del siglo 19.Uno de los primeros desafos a la teora del calrico fue del cientfico anglo-estadounidense Benjamin Thompson (alias, el conde Rumford).Thompson fue uno de los cientficos principales designados para la tarea de aburrir a los barriles de caones para el gobierno britnico.Thompson fue sorprendido por las altas temperaturas alcanzadas por los caones y de las virutas que se desprenden de los caones durante el proceso de perforacin.En un experimento, se sumergi el can en un tanque de agua durante el proceso aburrido y observ que el calor generado por el proceso de perforacin era capaz de hervir el agua circundante dentro de unas pocas horas.Thompson demostr que esta generacin de calor se produjo en ausencia de cualquier cambio qumico o fsico en la composicin del can.Atribuy la generacin de calor de la friccin entre el can y la herramienta de perforacin y argument que no podra haber sido el resultado del flujo de fluido en el agua.Thompson public un artculo en 1798 que desafi a la opinin de que el calor era un fluido que se conserva.Se defenda unavisin mecnicadel calor, lo que sugiere que su origen estaba relacionada con el movimiento de los tomos y no la transferencia de un fluido.El fsico James Prescott Joule Ingls tom donde Thompson dej, la entrega de varios golpes fatales a la teora del calrico a travs de una coleccin de experimentos.Joule, para quien la unidad mtrica estndar de la energa se llama ahora, realizado experimentos en los que experimentalmente relacionado la cantidad de trabajo mecnico a la cantidad de calor transferido desde el sistema mecnico.En un experimento, Joule dej caer pesos a girar una rueda de paletas que fue sumergido en un depsito de agua.Un dibujo del aparato se representa a la derecha (de Wikimedia;dominio pblico).Los pesos que caen funcionaba en la rueda de paletas, que a su vez calienta el agua.Joule mide tanto la cantidad de trabajo mecnico realizado y la cantidad de calor ganado por el agua.Similares experimentos que demuestran que el calor podra ser generado por una corriente elctrica asestaron un nuevo golpe a la idea de que el calor era un fluido que estaba contenida dentro de las sustancias y siempre se conserv.Como aprenderemos en gran detalle en el captulo siguiente, los objetos poseen energa interna.En las reacciones qumicas, una parte de esta energa se puede liberar a los alrededores en forma de calor.Sin embargo, esta energa interna no es una sustancia material o un fluido contenido por el objeto.Es simplemente la energa potencial almacenada en los enlaces que mantienen las partculas dentro del objeto juntos.El calor o la energa trmica es la forma esta energa posee cuando est siendo transferida entrelos sistemasysus alrededores.No hay nada material sobre el calor.No es ni una sustancia ni un fluido que se conserva.El calor es una forma de energa que puede ser transferida de un objeto a otro, o incluso creado a expensas de la prdida de otras formas de energa.Para revisar, la temperatura es una medida de la capacidad de una sustancia, o ms generalmente de cualquier sistema fsico, para transferir energa trmica a otro sistema fsico.Si dos objetos - o si un sistema y su entorno - tienen una temperatura diferente, entonces tienen una capacidad diferente para transferir calor.Con el tiempo, habr un flujo de energa desde el objeto ms caliente al objeto ms fro.Este flujo de energa se conoce como calor.El flujo de calor hace que el objeto ms caliente se enfre y el objeto ms fro para calentar.El flujo de calor continuar hasta que alcancen la misma temperatura.En este punto, los dos objetos han establecido un equilibrio trmico entre s.En lasiguiente parte de esta leccin, vamos a explorar el mecanismo de transferencia de calor.Veremos los distintos mtodos por los que el calor puede ser transferido de un objeto a otro, o incluso de un lugar dentro de un objeto a otro.Aprenderemos que lo macroscpico se puede explicar en trminos de lo microscpico.

Comprendiendo lo ledo1. Para cada una de las siguientes denominaciones de un sistema y un entorno, identificar la direccin del flujo de calor como desde el sistema a los alrededores o de los alrededores en el sistema.SistemaMedio AmbienteDir'n de Transferencia de Calor

a.Sala (T = 78 F)Fuera del aire(T = 94 F)

b.Sala(T = 78 F)Attic(T = 120 F)

c.Attic(T = 120 F)Fuera del aire(T = 94 F)

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2. Un profesor de qumica afirma que el contenido de calor de una sustancia particular es 246 kJ / mol.El profesor de qumica alegando que la sustancia contiene calor?Explique lo que entiende por este reclamo.Ver respuesta

3. Explique por qu termos de alta calidad tienen un revestimiento de vaco como un componente importante de su capacidad aislante.Ver respuesta

Si usted ha estado siguiendo a lo largo desde el comienzo de esta leccin, entonces usted ha estado desarrollando progresivamente una comprensin sofisticada de la temperatura y el calor.Usted debe ser el desarrollo de un modelo de la materia como un conjunto de partculas que vibran (maniobra sobre una posicin fija), se traducen (mover de un lugar a otro) e incluso rotar (girar alrededor de un eje imaginario).Estos movimientos dan las partculas de energa cintica.La temperatura es una medida de la cantidad promedio de la energa cintica poseda por las partculas en una muestra de la materia.Cuanto ms las partculas vibran, traducir y giran, mayor es la temperatura del objeto.Usted ha adoptado es de esperar una comprensin de calor como un flujo de energa a partir de un objeto de temperatura ms alta a un objeto de temperatura ms baja.Es la diferencia de temperatura entre los dos objetos vecinos que causa esta transferencia de calor.La transferencia de calor contina hasta que los dos objetos han alcanzado el equilibrio trmico y estn a la misma temperatura.La discusin de la transferencia de calor se ha estructurado en torno a algunos ejemplos cotidianos tales como el enfriamiento de una taza de caf caliente y el calentamiento de una lata fra de pop.Finalmente, hemos explorado un experimento mental en el que un metal puede que contiene agua caliente se coloca dentro de un vaso de plstico que contiene agua fra.El calor es transferido desde el agua caliente al agua fra hasta que ambas muestras tienen la misma temperatura.Ahora debemos probar algunas de las siguientes preguntas: Lo que est sucediendo en el nivel de partculas cuando se transfiere energa entre dos objetos? Por qu es el equilibrio trmico siempre establece cuando dos objetos de transferencia de calor? Cmo funciona la transferencia de calor dentro de la masa de un objeto? Hay ms de un mtodo de transferencia de calor?Si es as, entonces cmo son similares y diferentes de los otros?

Conduccin - A Vista de partculasComencemos nuestra discusin volviendo a nuestro experimento mental en el que una lata de metal que contiene agua caliente se coloca dentro de un vaso de plstico que contiene agua fra.El calor es transferido desde el agua caliente al agua fra hasta que ambas muestras tienen la misma temperatura.En este caso, la transferencia de calor desde el agua caliente a travs de la lata de metal para el agua fra se refiere a veces comola conduccin.Flujo de calor conductiva involucra la transferencia de calor desde una ubicacin a otra en ausencia de cualquier flujo de material.No hay nada fsico o material en movimiento desde el agua caliente al agua fra.Slo la energa se transfiere desde el agua caliente al agua fra.Aparte de la prdida de energa, no hay nada ms que escapa del agua caliente.Y aparte de la ganancia de energa, no hay nada ms entrar en el agua fra.Cmo sucede esto?Cul es el mecanismo que hace posible el flujo de calor por conduccin?Una pregunta como sta es una cuestin de nivel de partculas.Para entender la respuesta, tenemos que pensar acerca de la materia como un conjunto de pequeas partculas tomos, molculas e iones.Estas partculas estn en constante movimiento;esto les da la energa cintica.Comose ha mencionado anteriormente en esta leccin, estas partculas se mueven a travs del espacio de un contenedor, chocando entre s y con las paredes de su recipiente.Esto se conoce como la energa cintica de traslacin y es la principal forma de energa cintica para gases y lquidos.Sin embargo, estas partculas tambin pueden vibrar alrededor de una posicin fija.Esto le da a las partculas de la energa cintica de vibracin y es la principal forma de energa cintica para slidos.Para decirlo ms simplemente, la materia se compone de pequeas lombrices y pequeos petardos.Las lombrices son aquellas partculas que vibran sobre una posicin fija.Ellos poseen la energa cintica de vibracin.Las salchichas son aquellas partculas que se mueven a travs del recipiente con la energa cintica de traslacin y chocan con las paredes del recipiente.Las paredes del recipiente representan los permetros de una muestra de materia.As como elpermetro de su propiedad(como en la propiedad de bienes races) es la extensin ms lejana de la propiedad, por lo que el permetro de un objeto es la extensin ms lejana de las partculas dentro de una muestra de la materia.En el permetro, lospequeos petardosestn chocando con las partculas de otra sustancia - las partculas del contenedor o incluso el aire circundante.Incluso las lombrices que se corrigen en una posicin a lo largo del permetro estn haciendo algunos golpes.Al estar en el permetro, sus resultados menear en las colisiones con las partculas que se encuentran al lado de ellos;stas son las partculas del contenedor o del aire circundante.En este permetro o lmite, las colisiones de las pequeas salchichas y lombrices son las colisiones elsticas en la que se conserva la cantidad total de energa cintica de todas las partculas que chocan.El efecto neto de estas colisiones elsticas es que hay una transferencia de energa cintica a travs del lmite a las partculas en el lado opuesto.Las partculas ms energticas perdern un poco de energa cintica y las partculas de menos energticos ganarn un poco de energa cintica.La temperatura es una medida de la cantidad promedio de la energa cintica poseda por las partculas en una muestra de la materia.As que, en promedio, hay ms partculas en el objeto temperatura ms alta con mayor energa cintica que los que hay en el objeto de temperatura ms baja.Por eso, cuando tenemos una media de todas las colisiones juntos y aplicamos los principios asociados con choques elsticos a las partculas dentro de una muestra de la materia, es lgico concluir que el objeto temperatura ms alta se perder parte de la energa cintica y el objeto temperatura ms baja ganar algo de energa cintica .Las colisiones de nuestras pequeas salchichas y wigglers continuarn para transferir energa hasta que las temperaturas de los dos objetos son idnticos.Cuando se ha alcanzado este estado de equilibrio trmico, la energa cintica media de las partculas de los dos objetos 'es igual.En el equilibrio trmico, hay un nmero igual de colisiones resultantes en una ganancia de energa, ya que hay colisiones resultantes en una prdida de energa.En promedio, no hay transferencia de energa neta resultante de las colisiones de partculas en el permetro.A nivel macroscpico, el calor es la transferencia de energa desde el objeto a alta temperatura para el objeto a baja temperatura.En el nivel de partculas, el flujo de calor puede ser explicada en trminos del efecto neto de las colisiones de unmanojo entero de pequeas salchichas.El calentamiento y el enfriamiento es el resultado macroscpico de este fenmeno a nivel de partculas.Ahora vamos a aplicar este punto de vista de las partculas con el escenario de la lata de metal con el agua caliente situado en el interior de un vaso de plstico que contiene agua fra.En promedio, las partculas de mayor energa cintica son las partculas del agua caliente.Siendo un fluido, las partculas se mueven con la energa cintica de traslacin yexplosin sobrelas partculas de la lata de metal.Como las partculas de agua caliente golpean sobre las partculas de la lata de metal, que transferir energa a la lata de metal.Esto calienta el metal lata arriba.La mayora de los metales son buenos conductores trmicos para que calientan muy rpidamente a lo largo de la mayor parte de la lata.La lata asume casi la misma temperatura que el agua caliente.Al ser un slido, la lata de metal consta depequeas lombrices.Las lombrices en el permetro exterior del metal puedengolpear apartculas en el agua fra.Las colisiones entre las partculas de la lata de metal y las partculas del resultado de agua fra en la transferencia de energa para el agua fra.Esto calienta lentamente el agua fra.La interaccin entre las partculas del agua caliente, la lata de metal y los resultados de agua fra en una transferencia de energa hacia el exterior desde el agua caliente al agua fra.La energa cintica media de las partculas de agua caliente disminuye gradualmente;la energa cintica media de las partculas de agua fra aumenta gradualmente;y, finalmente, el equilibrio trmico se alcanzara en el punto de que las partculas del agua caliente y el agua fra tienen la misma energa cintica media.A nivel macroscpico, se podra observar una disminucin de la temperatura del agua caliente y un aumento en la temperatura del agua fra.

El mecanismo en el que el calor se transfiere de un objeto a otro objeto a travs de colisiones de partculas se conoce como conduccin.En la conduccin, no hay transferencia neta de fsicacosasentre los objetos.Nada material se mueve a travs de la frontera.Los cambios de temperatura estn totalmente explicadas como resultado de las ganancias y prdidas de energa cintica durante las colisiones.

Conduccin a travs del Macizo de un objetoHemos hablado de cmo las transferencias de calor de un objeto a otro por conduccin.Pero cmo se transfiere a travs de la mayor parte de un objeto?Por ejemplo, supongamos que tiramos una taza de caf de cermica de la alacena y la colocamos en la encimera.La taza est a temperatura ambiente - tal vez a 26 C.Entonces supongamos que llenamos la taza de caf de cermica con caf caliente a una temperatura de 80 C.La taza se calienta rpidamente.La energa fluye primero a las partculas en el lmite entre el caf caliente y la taza de cermica.Pero entonces fluye a travs de la mayor parte de la cermica a todas las partes de la taza de cermica.Cmo se produce la conduccin de calor en la cermica en s?El mecanismo de transferencia de calor a travs de la mayor parte de la taza de cermica se describe de una manera similar como antes.La taza de cermica se compone de una coleccin de lombrices dispuestas ordenadamente.Se trata de partculas que Wiggle sobre una posicin fija.Como las partculas de cermica en el lmite entre el caf caliente y la taza se calientan, alcanzan una energa cintica que es mucho mayor que sus vecinos.A medida que se menean con ms vigor, quegolpean asus vecinos y aumentar su energa cintica vibratoria.Estas partculas, a su vez comienzan a mover con ms fuerza y sus colisiones con sus vecinos aumentan su energa cintica vibratoria.El proceso de transferencia de energa por medio de las pequeassalchichascontina desde las partculas en el interior de la taza (en contacto con las partculas de caf) a la parte exterior de la taza (en contacto con el aire circundante).Pronto toda la taza de caf est caliente y la mano siente.

Este mecanismo de la conduccin por la interaccin partcula a partcula es muy comn en los materiales cermicos tales como una taza de caf.Funciona la misma en objetos de metal?Por ejemplo, ya han de haber notado las altas temperaturas alcanzadas por el mango de metal de una sartn cuando se coloca sobre una estufa.Los quemadores de la estufa de transferencia de calor a la sartn de metal.Si el mango de la sartn es metlico, tambin alcanza una temperatura alta, sin duda lo suficientemente alta como para causar una quemadura grave.La transferencia de calor de la sartn al mango sartn se produce por conduccin.Pero en los metales, el mecanismo de conduccin es ligeramente ms complicada.De una manera similar a la conductividad elctrica, la conductividad trmica de los metales se produce por el movimiento deelectrones libres.Electrones capa exterior de tomos de metal se comparten entre los tomos y son libres de moverse a lo largo de la mayor parte del metal.Estos electrones llevan la energa a partir de la sartn al mango la sartn.Los detalles de este mecanismo de conduccin trmica de los metales son considerablemente ms complejo que el debate se da aqu.El principal punto a remarcar es que la transferencia de calor a travs de los metales se produce sin ningn tipo de movimiento de los tomos de la sartn al mango la sartn.Esto califica la transferencia de calor como la calificacin de la conduccin trmica.

Transferencia de calor por conveccinSe conduccin el nico medio de transferencia de calor?Puede calentar ser transferidos a travs de la mayor parte de un objeto en mtodos distintos de conduccin?La respuesta es s.El modelo de transferencia de calor a travs de la taza de caf de cermica y la sartn de metal involucrados conduccin.La cermica de la taza de caf y el metal de la sartn son slidos.La transferencia de calor a travs de slidos se produce por conduccin.Esto se debe principalmente al hecho de que los slidos tienen arreglos ordenados de partculas que son fijos en su lugar.Los lquidos y los gases no son muy buenos conductores del calor.De hecho, se consideran buenos aislantes trmicos.El calor normalmente no fluye a travs de lquidos y gases por medio de la conduccin.Los lquidos y los gases son fluidos;sus partculas no se fijan en su lugar;que se mueven sobre la mayor parte de la muestra de la materia.El modelo utilizado para explicar la transferencia de calor a travs de la mayor parte de los lquidos y gases implica conveccin.conveccines el proceso de transferencia de calor desde una ubicacin a la siguiente por el movimiento de fluidos.El fluido en movimiento lleva la energa con l.El fluido fluye desde un lugar de alta temperatura a una ubicacin baja temperatura.Para entender la conveccin en los lquidos, vamos a considerar la transferencia de calor a travs del agua que est siendo calentada en una olla sobre una estufa.Por supuesto, la fuente de calor es el quemador de la estufa.La olla de metal que contiene el agua es calentada por el quemador de la estufa.Como el metal se calienta, comienza a conducir el calor al agua.El agua en el lmite con la bandeja de metal se calienta.Los lquidos se expanden cuando se calientan y pierden densidad.As como el agua en la parte inferior de la olla se calienta, su densidad disminuye.Las diferencias en la densidad del agua entre la parte inferior de la olla y la parte superior de los resultados de marihuana en la formacin gradual decorrientes de circulacin.Agua caliente empieza a subir a la parte superior de la olla desplazando el agua ms fra que estaba originalmente all.Y el agua ms fra que estaba presente en la parte superior de la olla se desplaza hacia el fondo de la olla donde se calienta y comienza a subir.Estas corrientes de circulacin se desarrollan lentamente con el tiempo, proporcionando la va de agua caliente para transferir la energa desde la parte inferior de la olla a la superficie.La conveccin tambin explica cmo un calentador elctrico colocado en el suelo de una habitacin fra se calienta el aire en la habitacin.Aire presente cerca de las bobinas del calentador se caliente.A medida que el aire se calienta, se expande, se vuelve menos denso y comienza a subir.Como el aire caliente se eleva, empuja una parte del aire fro cerca de la parte superior de la habitacin fuera del camino.Los movimientos de aire fro hacia la parte inferior de la sala para reemplazar el aire caliente que ha resucitado.A medida que el aire ms fro se acerca al calentador en la parte inferior de la habitacin, se convierte calentado por el calentador y comienza a subir.Una vez ms, las corrientes de conveccin se forman lentamente.El aire viaja a lo largo de estas vas, llevando la energa con que desde el calentador por toda la habitacin.La conveccin es el principal mtodo de transferencia de calor en los fluidos tales como el agua y el aire.A menudo se dice queel calor subeen estas situaciones.La explicacin ms apropiado es decir queel fluido caliente se eleva.Por ejemplo, como el aire caliente se eleva desde el calentador en una planta, que lleva partculas ms energticas con l.Como las partculas ms energticas de la mezcla de aire caliente con el aire ms fro cerca del techo, la energa cintica media del aire cerca de la parte superior de la sala aumenta.Este aumento en la energa cintica media corresponde a un aumento en la temperatura.El resultado neto del fluido caliente que sube es la transferencia de calor desde una ubicacin a otra ubicacin.El mtodo de conveccin de transferencia de calor siempre implica la transferencia de calor por el movimiento de la materia.Esto no se debe confundir con lateora del calricodiscutido anteriormente en esta leccin.En teora calrica, el calor era el fluido y el fluido que se mova era el calor.Nuestro modelo de la conveccin de calor considera ser la transferencia de energa que es simplemente el resultado del movimiento de las partculas ms energticas.Los dos ejemplos de conveccin discutido aqu - calentar agua en una olla y calentar el aire en una habitacin - son ejemplos deconveccin natural.Lafuerza impulsorade la circulacin del fluido es natural - diferencias en la densidad entre dos ubicaciones como el resultado de fluido que se calienta a una cierta fuente.(Algunas fuentes introducen el concepto de fuerzas de flotacin para explicar por qu los fluidos calientes suben. No vamos a perseguir tales explicaciones aqu.) Conveccin natural es comn en la naturaleza.Los ocanos y la atmsfera de la Tierra se calientan por conveccin natural.En contraste a la conveccin natural,la conveccin forzadaimplica fluido que est siendo forzada de un lugar a otro por los ventiladores, bombas y otros dispositivos.Muchos de los sistemas de calefaccin del hogar implican calefaccin aire fuerza.El aire se calienta en un horno y se sopla por los fans a travs de los conductos y se libera en las habitaciones en lugares de ventilacin.Este es un ejemplo de conveccin forzada.El movimiento del fluido caliente desde la ubicacin (cerca del horno) a la ubicacin fresco (las habitaciones en toda la casa) es impulsado o forzado por un ventilador.Algunos hornos estn obligados hornos de conveccin;que tienen ventiladores que soplan aire caliente de una fuente de calor en el horno.Algunas chimeneas mejoran la capacidad de calentamiento del fuego por soplado de aire caliente desde la unidad de chimenea en la habitacin adyacente.Este es otro ejemplo de conveccin forzada.

Transferencia de Calor por RadiacinUn ltimo mtodo de transferencia de calor implica radiacin.La radiacin es la transferencia de calor por medio deondas electromagnticas.Parairradiarmedios para enviar o difundir desde una ubicacin central.Ya se trate de luz, sonido, ondas, rayos, ptalos de flores, rayos de la rueda o el dolor, si algoirradiaentonces sobresale o se extiende hacia el exterior desde un origen.La transferencia de calor por radiacin implica el transporte de energa desde un origen al espacio que lo rodea.La energa es transportada por las ondas electromagnticas y no implica el movimiento o la interaccin de la materia.La radiacin trmica puede ocurrir a travs de la materia o a travs de una regin del espacio que est vaco de materia (es decir, un vaco).De hecho, el calor recibido en la Tierra al Sol es el resultado de las ondas electromagnticas que viajan a travs delvaco del espacioentre la Tierra y el sol.Todos los objetos irradian energa en forma de ondas electromagnticas.La velocidad a la que se libera esta energa es proporcional a la temperatura Kelvin (T) elevado a la cuarta potencia.Tasa de radiacin = k T4Cuanto ms caliente est el objeto, ms se irradia.El sol irradia obviamente ms energa que una taza de caf caliente.La temperatura tambin afecta a la longitud de onda y frecuencia de las ondas radiadas.Objetos a temperaturas tpicas de las habitaciones irradian energa en forma de ondas infrarrojas.Ser invisible para el ojo humano, no vemos esta forma de radiacin.Una cmara de infrarrojos es capaz de detectar dicha radiacin.Tal vez usted ha visto fotografas trmicas o videos de la radiacin que rodea a una persona o animal o una taza caliente de caf o de la Tierra.La energa irradiada por un objeto es generalmente una coleccin o gama de longitudes de onda.Esto se conoce generalmente como unespectro de emisin.Como la temperatura de un objeto aumenta, las longitudes de onda dentro del espectro de la radiacin emitida tambin disminuyen.Los objetos ms calientes tienden a emitir menor longitud de onda, la radiacin de frecuencia superior.Las bobinas de una tostadora elctrica son considerablemente ms caliente que la temperatura ambiente y emiten radiacin electromagntica en el espectro visible.Afortunadamente, esto proporciona una advertencia conveniente a sus usuarios que las bobinas estn calientes.El filamento de tungsteno de una bombilla incandescente emite radiacin electromagntica en el rango visible (y ms all).Esta radiacin no slo nos permite ver, sino que tambin calienta el bulbo de vidrio que contiene el filamento.Ponga su mano cerca de la bombilla (sin tocarlo) y usted se sentir la radiacin de la bombilla tambin.

La radiacin trmica es una forma de transferencia de calor debido a la radiacin electromagntica emitida desde la fuente de energa lleva lejos de la fuente para circundante (o distantes) objetos.Esta energa es absorbida por los objetos, haciendo que la energa cintica media de sus partculas para aumentar y haciendo que las temperaturas se eleven.En este sentido, la energa se transfiere de un lugar a otro por medio de radiacin electromagntica.La imagen de la derecha fue tomada por una cmara de imagen trmica.La cmara detecta la radiacin emitida por los objetos y lo representa por medio de una fotografa en color.Losclidoscolores representan reas de objetos que estn emitiendo radiacin trmica a un ritmo ms intenso.(Imgenes cortesa Peter Lewis y Chris West deSLAC de Stanford.)Nuestra discusin en esta pgina ha pertenecido a los diversos mtodos de transferencia de calor.Conduccin, conveccin y radiacin se han descrito e ilustrado.El macroscpica se ha explicado en trminos de partculas - un objetivo permanente de este captulo de The Physics Classroom Tutorial.El ltimo tema a tratar en la leccin 1 es ms de naturaleza cuantitativa.En lapgina siguiente, vamos a investigar las matemticas asociadas a la tasa de transferencia de calor.Comprendiendo lo ledo1. Considere la posibilidad de Referencia A que tiene una temperatura de 65 C y el objeto B, que tiene una temperatura de 15 C.Los dos objetos son colocados uno junto al otro y lassalchichas pequeosempiezan a chocar.Alguno de las colisiones resultar en la transferencia de energa del objeto B al objeto A?Explique.Ver respuesta

2. Supongamos que objetos A y B de objetos (del problema anterior) han alcanzado un equilibrio trmico.Las partculas de los dos objetos todava chocan entre s?Si es as, realice una de las colisiones resultan en la transferencia de energa entre los dos objetos?Explique.Ver respuestaEn las pginas anteriores de esta leccin, hemos aprendido queel calor es una forma de transferencia de energade un lugar a alta temperatura en un lugar de baja temperatura.Los tres mtodos principales de transferencia de calor - conduccin, conveccin y radiacin - fueron discutidos en detalle enla pgina anterior.Ahora vamos a investigar el tema de la tasa de transferencia de calor.Este tema es de gran importancia debido a la frecuente necesidad de aumentar o disminuir la velocidad a la que el calor fluye entre dos ubicaciones.Por ejemplo, aquellos de nosotros que viven en climas ms fros del invierno estn en constante bsqueda de mtodos para mantener nuestros hogares clidos sin gastar demasiado dinero.El calor se escapa de los hogares de mayor temperatura a la temperatura ms baja al aire libre a travs de paredes, techos, ventanas y puertas.Hacemos esfuerzos para reducir esta prdida de calor mediante la adicin de un mejor aislamiento de las paredes y los ticos, ventanas de calafateo y puertas, y la compra de ventanas de alta eficiencia y puertas.Como otro ejemplo, considere la generacin de electricidad.Electricidad de la casa es el ms frecuentementefabricadopor el uso de combustibles fsiles o nuclearescombustibles.El mtodo implica la generacin de calor en un reactor.El calor se transfiere al agua y el agua transporta el calor a una turbina de vapor (u otro tipo de generador elctrico) en el que else produce la electricidad.El desafo es transferir de manera eficiente el calor al agua y a la turbina de vapor con la menor prdida posible.Se debe prestar atencin a aumentar las tasas de transferencia de calor en el reactor y en la turbina y la disminucin de las tasas de transferencia de calor en las tuberas entre el reactor y la turbina.As qu variables afectara las tasas de transferencia de calor?Cmo puede la tasa de transferencia de calor puede controlar?Estas son las preguntas que se debatirn en esta pgina de la leccin 1. Nuestra discusin se limitar a las variables que afectan la tasa de transferencia de calor porconduccin.Una vez que se analizan las variables que afectan la tasa de transferencia de calor, vamos a ver en una ecuacin matemtica que expresa la dependencia de la velocidad en estas variables.

Diferencia de temperaturaEn la conduccin, el calor se transfiere desde una ubicacin temperatura caliente a una ubicacin de temperatura fra.La transferencia de calor continuar mientras haya una diferencia de temperatura entre las dos ubicaciones.Una vez que los dos lugares han llegado a la misma temperatura, se establece el equilibrio trmico y la transferencia de calor se detiene.Anteriormente en esta leccin, hablamos de la transferencia de calor para una situacin en la que un metal puede que contiene agua a alta temperatura que se coloca dentro de un vaso de plstico que contiene agua a baja temperatura.Si las dos muestras de agua estn equipados con sondas de temperatura que registran los cambios en la temperatura con respecto al tiempo, a continuacin, se producen los siguientes grficos.

En los grficos anteriores, la pendiente de la lnea representa la velocidad a la que la temperatura de cada muestra individual de agua est cambiando.La temperatura est cambiando debido a la transferencia de calor del calor para el agua fra.El agua caliente est perdiendo energa, por lo que su pendiente es negativa.El agua fra est ganando energa, por lo que su pendiente es positiva.La velocidad a la que los cambios de temperatura es proporcional a la velocidad a la que se transfiere el calor.La temperatura de una muestra cambia ms rpidamente si el calor se transfiere a una velocidad alta y menos rpidamente si el calor se transfiere a una tasa baja.Cuando las dos muestras alcanzar el equilibrio trmico, no hay ms transferencia de calor y la pendiente es cero.As que podemos pensar en las laderas como una medida de la tasa de transferencia de calor.En el transcurso de tiempo, la tasa de transferencia de calor est disminuyendo.Inicialmente el calor se transfiere a una velocidad alta como se refleja en las pendientes ms pronunciadas.Y a medida que pasa el tiempo, las pendientes de las lneas se estn volviendo menos empinada y con pendiente ms suave.Lo que contribuye a la variable de esta disminucin en la tasa de transferencia de calor en el transcurso del tiempo?Respuesta: la diferencia de temperatura entre los dos recipientes de agua.Inicialmente, cuando la tasa de transferencia de calor es alta, el agua caliente tiene una temperatura de 70 C y el agua fra tiene una temperatura de 5 C.Los dos contenedores tienen una diferencia de 65 C en la temperatura.Como el agua caliente comienza a enfriarse y el agua fra comienza a calentarse, la diferencia en sus temperaturas a disminuir y la tasa de transferencia de calor disminuye.A medida que se aproximaba el equilibrio trmico, sus temperaturas estn acercando al mismo valor.Con la diferencia de temperatura prximos a cero, la tasa de transferencia de calor se aproxima a cero.En conclusin, la tasa de transferencia de calor por conduccin entre dos ubicaciones se ve afectada por la diferencia de temperatura entre los dos lugares.

MaterialesLa primera variable que hemos identificado como que afecta a la tasa de transferencia de calor conductiva es la diferencia de temperatura entre los dos lugares.La segunda variable de importancia es los materiales implicados en el traslado.En el escenario anterior discutido, un metal puede que contiene agua a alta temperatura se coloca dentro de un vaso de plstico que contiene agua a baja temperatura.El calor se transfiere desde el agua a travs del metal al agua.Los materiales de importancia fueron agua, metal y agua.Qu pasara si el calor se transfiere desde el agua caliente a travs del cristal de agua fra?Qu pasara si el calor se transfiere desde el agua caliente a travs de espuma de poliestireno para el agua fra?Respuesta: la tasa de transferencia de calor sera diferente.Sustitucin de la lata de metal interior con un frasco de vidrio o una taza de espuma de poliestireno sera cambiar la tasa de transferencia de calor.La tasa de transferencia de calor depende del material a travs del cual se transfiere el calor.El efecto de un material sobre las tasas de transferencia de calor se expresa a menudo en trminos de un nmero conocido como laconductividad trmica.Valores de conductividad trmica son valores numricos que estn determinadas por la experiencia.Cuanto ms alto que el valor es para un material particular, ms rpidamente que el calor se transfiere a travs de ese material.Los materiales con conductividades trmicas relativamente altas se conocen comoconductores trmicos.Los materiales con valores de conductividad trmica relativamente baja se conocen comoaislantes trmicos.La tabla a continuacin enumera los valores de conductividad trmica (k) para una variedad de materiales, en unidades de W / m / C.MaterialesKMaterialesk

Aluminio (s)237Sand(s)0.06

Latn(s)110Celulosa(s)0.039

Cobre(s)398La lana de vidrio(s)0.040

Oro(s)315Algodn(s)0.029

Hierro fundido(s)55Lana de oveja(s)0.038

Plomo(s)35.2Celulosa(s)0.039

Silver(s)427Poliestireno Expandido(s)0.03

Zinc(s)113Madera(s)0.13

Polietileno (HDPE)(s)0,5Acetona (l)0,16

El cloruro de polivinilo (PVC)(s)0,19Agua(l)0.58

Ladrillo denso(s)1.6Aire (g)0.024

Concreto (Baja Densidad)(s)0,2Argn(g)0.016

Concreto (de alta densidad)(s)1.5Helio(g)0.142

Hielo(s)2.18Oxgeno(g)0.024

Porcelana(s)1.05Nitrgeno(g)0.024

Fuente:http://www.roymech.co.uk/Related/Thermos/Thermos_HeatTransfer.htmlComo se desprende de la tabla, el calor se transmite generalmente por conduccin a tasas considerablemente ms altas a travs de slidos (s) en comparacin con los lquidos (l) y gases (g).La transferencia de calor se produce a las tasas ms altas de metales (ocho primeros artculos en la columna izquierda) debido a que el mecanismo de conduccin incluye electrones mviles (como se explica enla pgina anterior).Varios de los slidos en la columna de la derecha tienen valores muy bajos de conductividad trmica y se consideran aislantes.La estructura de estos slidos se caracteriza por bolsas de aire atrapado intercaladas entre las fibras del slido.Puesto que el aire es un gran aislante, las bolsas de aire intercaladas entre estas fibras slidas da estos slidos valores de conductividad trmica baja.Uno de estos aisladores slidos es el poliestireno expandido, el material utilizado en los productos de espuma de poliestireno.Tales productos de espuma de poliestireno se hacen por soplado de un gas inerte a alta presin en el poliestireno antes de ser inyectado en el molde.El gas provoca que el poliestireno para expandir, dejando los bolsillos llenos de aire que contribuyen a la capacidad de aislamiento del producto acabado.Espuma de poliestireno se utiliza en los refrigeradores, pop puede aisladores, termos, e incluso planchas de espuma para el aislamiento de los hogares.Otra aislante slido es la celulosa.El aislamiento de celulosa se utiliza para aislar los ticos y paredes en las casas.Se asla casas de la prdida de calor, as como la penetracin de sonido.A menudo se sopla en los ticos comoaislamiento de relleno suelto de celulosa.Tambin se aplica en formade fibra de vidrio bloques(largas hojas de papel de aislamiento de respaldo) para llenar el espacio entre montantes de 2x4 de los exteriores (ya veces interiores) paredes de las casas.

AreaOtra variable que afecta a la velocidad de transferencia de calor por conduccin es el rea a travs del cual se est transfiriendo calor.Por ejemplo, la transferencia de calor a travs de ventanas de las casas depende del tamao de la ventana.Ms de calor se pierde a partir de una casa a travs de una ventana ms grande que a travs de una ventana ms pequea de la misma composicin y espesor.Ms de calor se pierde a partir de una casa a travs de un techo ms grande que a travs de un techo ms pequeo con las mismas caractersticas de aislamiento.Cada partcula individual en la superficie de un objeto es participar en el proceso de conduccin de calor.Un objeto con un rea ms amplia tiene ms partculas de la superficie de trabajo para conducir el calor.Como tal, la tasa de transferencia de calor es directamente proporcional al rea de superficie a travs de la cual se imparte el calor.

Espesor o DistanciaUna ltima variable que afecta a la tasa de transferencia de calor conductiva es la distancia que el calor debe llevarse a cabo.El calor se escapa a travs de un vaso de plstico se escapar ms rpidamente a travs de una taza de paredes finas que a travs de una taza de paredes gruesas.La tasa de transferencia de calor es inversamente proporcional al espesor de la taza.Una declaracin similar se puede hacer para el calor que se llev a cabo a travs de una capa de aislamiento de celulosa en la pared de una casa.Cuanto ms grueso que el aislamiento es, menor es la tasa de transferencia de calor.Aquellos de nosotros que viven en climas ms fros del invierno saben este principio bastante bien.Se nos dice que vestirse en capas antes de salir.Esto aumenta el espesor de los materiales a travs del cual entre las capas individuales se transfiere el calor, as como atrapar bolsas de aire (con alta capacidad de aislamiento).

Un matemtico de ecuacionesHasta ahora hemos aprendido de cuatro variables que afectan la tasa de transferencia de calor entre dos ubicaciones.Las variables son la diferencia de temperatura entre los dos lugares, el material presente entre los dos lugares, el rea a travs del cual se transferir el calor, y la distancia que deben transferirse.Como es a menudo el caso en la fsica, la relacin matemtica entre estas variables y la tasa de transferencia de calor puede expresarse en la forma de una ecuacin.Vamos a considerar la transferencia de calor a travs de una ventana de cristal desde el interior de una casa con una temperatura deT1en el exterior de una casa con una temperatura deT2.La ventana tiene un rea de superficieAy un espesord.El valor de la conductividad trmica del vidrio de la ventana esk.La ecuacin que relaciona la velocidad de transferencia de calor a estas variables esVelocidad = k A (T1- T2) / dLas unidades en la tasa de transferencia de calor son Joule / segundo, tambin conocido como un Watt.Esta ecuacin es aplicable a cualquier situacin en la que el calor se transfiere en la misma direccin a travs de un plano rectangularde la pared.Se aplica a la conduccin a travs de las ventanas, paredes planas, laderas cubiertas (sin curvatura), etc Una ecuacin ligeramente diferente se aplica a la conduccin a travs de paredes curvas, como lasparedesde latas, tazas, vasos y tubos.No vamos a discutir que la ecuacin aqu.

Ejemplo ProblemaPara ilustrar el uso de la ecuacin anterior, vamos a calcular la tasa de transferencia de calor en un da fro a travs de una ventana rectangular que es de 1,2 m de ancho y 1,8 m de alto, tiene un espesor de 6,2 mm, un valor de conductividad trmica de 0,27 W / m / C.La temperatura dentro de la casa es de 21 C y la temperatura exterior de la casa es de -4 C.Para resolver este problema, tendremos que conocer la superficie de la ventana.Al ser un rectngulo, podemos calcular el rea como ancho altura.rea = (1,2 m) (1,8 m) = 2,16 m2.Tambin tendremos que prestar atencin a la unidad en el espesor (d).Se da en unidades de cm;tendremos que convertir en unidades de metros para que las unidades sean coherentes con el dekyA.d = 6,2 mm = 0,0062 mAhora estamos listos para calcular la tasa de transferencia de calor mediante la sustitucin de los valores conocidos en la ecuacin anterior.Velocidad = (0,27 W / m / C) (2,16 m2) (21 C - 4 C) / (0,0062 m)Velocidad = 2,400 W(redondeado de 2352 W)Es til sealar que el valor de conductividad trmica de una ventana de la casa es mucho menor que el valor de conductividad trmica del vidrio en s.La conductividad trmica del vidrio es de aproximadamente 0,96 W / m / C.Ventanas de vidrio se construyen como ventanas de doble y triple acristalamiento con una capa de gas inerte a baja presin entre los paneles.Adems, los revestimientos se colocan en las ventanas para mejorar la eficiencia.El resultado es que hay una serie de sustancias a travs de la cual el calor debe pasar consecutivamente a fin de ser transferido fuera de (o en) la casa.Comoresistencias elctricas colocados en serie, una serie de aislantes trmicos tiene un efecto aditivo sobre la resistencia global ofrecido al flujo de calor.El efecto acumulativo de las diversas capas de los materiales en una ventana conduce a una conductividad total que es mucho menor que un nico panel de vidrio no revestido.Leccin 1 de este captulo Fsica Trmica se ha centrado en el significado de la temperatura y el calor.Se ha hecho hincapi en el desarrollo de un modelo de partculas de material que es capaz de explicar las observaciones macroscpicas.Se han hecho esfuerzos para desarrollar la comprensin conceptual slido del tema en ausencia de frmulas matemticas.Esta comprensin conceptual slida, sern muy tiles cuando se aproxima ala Leccin 2El captulo se volver un poco ms matemtica mientras investigamos la pregunta:. cmo puede la cantidad de calor liberado de ganado o por un sistema de medirLeccin 2pertenecer a la ciencia de calorimetra.Comprendiendo lo ledo1. predecir el efecto de las siguientes variaciones de la velocidad a la cual el calor se transfiere a travs de un objeto rectangular rellenando los espacios en blanco.a.Si el rea a travs del cual se transfiere el calor se aumenta por un factor de 2, entonces la tasa de transferencia de calor es ________________ (aumento, disminucin) por un factor de _________ (nmero).b.Si el espesor del material a travs del cual se transfiere el calor se aumenta por un factor de 2, entonces la tasa de transferencia de calor es ________________ por un factor de _________.c.Si el espesor del material a travs del cual se transfiere el calor se reduce por un factor de 3, entonces la tasa de transferencia de calor es ________________ por un factor de _________.d.Si la conductividad trmica del material a travs del cual se transfiere el calor se aumenta por un factor de 5, entonces la tasa de transferencia de calor es ________________ por un factor de _________.e.Si la conductividad trmica del material a travs del cual se transfiere el calor se reduce por un factor de 10, entonces la tasa de transferencia de calor es ________________ por un factor de _________.f.Si la diferencia de temperatura en lados opuestos del material a travs del cual se transfiere el calor se aumenta por un factor de 2, entonces la tasa de transferencia de calor es ________________ por un factor de _________.Ver respuesta

2. Utilice la informacin de esta pgina para explicar por qu la gruesa capa de 2-4 pulgadas degrasasobre un oso polar ayuda a mantener los osos polares caliente durante el clima rtico glido.Ver respuesta

3. Considere el problema ejemplo anterior.Supongamos que el rea donde se encuentra la ventana se sustituye por una pared con aislamiento de espesor.La conductividad trmica de la misma rea se redujo a 0,0039 W / m / C y el espesor se incrementar a 16 cm.Determinar la tasa de transferencia de calor a travs de esta rea de 2,16 m2.Ver respuesta