Transmisión
de Calor 14. Discusiones sobre la
termodinámica de las personas.
a. En invierno, algunas personas acostumbran dormir acurrucados y no con
el cuerpo totalmente extendido sobre la cama. Explique cómo influye la posición
del cuerpo en la transmisión de calor al medio ambiente.
El cuerpo
acurrucado disminuye el área de piel
expuesta a la temperatura exterior (fría en el invierno).
Ley
de Fourier
Q/Δt = k A ΔT / Δxdonde
Q/Δt = flujo de calor = calor / intervalo de tiempo
k = constante de conductividad térmica
A = sección en contacto con la diferencia de temperatura
ΔT = diferencia de temperatura entre los extremos
Δx = longitud (espesor)
Al disminuir el área (A) --- > disminuye el flujo (Q/Δt) ----- > se conserva el calor
b. Las estufas se colocan en la parte inferior de las habitaciones. ¿Por
qué? Realice un esquema gráfico que justifique su respuesta.
La estufa
calienta el aire circundante.
Ese aire
caliente es más liviano que el aire frío de la habitación y asciende.
El lugar
vacante que deja al irse hacia arriba es ocupado por el aire frío que baja.
Este se
calienta y asciende; y así sucesivamente. Produciendo una corriente de convección
que hace circular el aire de la habitación.
c. En las zonas muy frías, en las ventanas se utilizan dos vidrios
separados algunos centímetros entre sí donde se confina una capa de aire
estanco. ¿Cómo influye esta estructura en la transmisión del calor? Si la
separación entre ambos vidrios se incrementa y se permite el movimiento del
aire, ¿qué sucede con el aislamiento?
El aire es
un excelente aislante térmico, más eficiente que el vidrio. La disposición de
un sándwich de aire entre dos vidrios logra colocar una capa de aislante
eficiente para que el calor de una casa no se escape por las ventanas por más
cerradas que se mantengan.
d. En los calefones el agua se
calienta al pasar por una serpentina en contacto con los quemadores. ¿Por qué
se utiliza para transportar el mismo caudal, una serpentina larga y angosta y
no, un conducto más ancho y corto?
La
serpentina da a la masa de agua mayor superficie de contacto con el calor de la
llama. Al maximizar la superficie hace más eficiente el intercambio de calor. Al
revés que el ítem a.
Al aumentar el área (A) --- > aumenta el flujo (Q/Δt) ----- > aumenta el calor
e. Dos vasos con agua, iguales, uno de plástico y uno de aluminio quedan
toda la noche en una heladera, por lo que tienen igual temperatura. ¿Por qué
razón, al tomarlos entre las manos, el de aluminio se siente más frío que el de
plástico?
La sensación
de caliente o frío se relaciona con la velocidad de conducción de calor,
entonces se siente más frío cuando se toca un vaso de aluminio que conduce más
eficientemente que el plástico.
f. Una nave espacial en órbita, ¿intercambia calor por conducción, por
convección o por radiación?
La nave espacial está rodeada de vacío por lo tanto la única forma de
transmisión de calor es por radiación.
No hay conducción ni convección porque no hay materia (vacío).
g. Un cuerpo absorbe el 90 % de la radiación que incide sobre él ¿Es
razonable decir que se trata de un buen emisor?
El coeficiente de emisividad vale lo mismo
tanto para absorción de energía (90%) que para emisión. Es un buen emisor de
radiaciones.
h. ¿Porqué la sensación térmica puede ser de 2 ºC un día que el
termómetro indica que la temperatura ambiente es 7 ºC?
Tiene que ver con la
pérdida de calor corporal, por eso depende del viento y de la humedad. El viento
acelera la convección del aire que le quita calor al cuerpo.
No hay comentarios:
Publicar un comentario