Primero debemos entender que la propagación del calor es una de las muchas formas que tiene la energía de manifestarse en el entorno, este es el proceso por el que se da un intercambio o transferencia de energía en forma de calor entre dos cuerpos o en diferentes partes de un mismo objeto, siempre en cuando este tenga diferentes temperaturas.
Aunque hay que aclarar que todos los cuerpos como tal no tienen calor sino energía térmica, por lo tanto, el calor es el término que hace referencia a la transferencia de energía que se da entre uno o varios cuerpos y este se puede medir en Julios, según el Sistema Métrico Internacional o en calorías.
Cómo se transmite el calor
Un error muy común es confundir temperatura con calor, siendo que la primera es solo la forma que tenemos de medir el calor, mientras que el segundo se entiende como la energía que posee un objeto, por lo tanto cuando se lleva a cabo una transferencia, solo es un intercambio de energía entre las diferentes partes de un cuerpo que está a diferentes temperaturas o en su defecto, entre dos objetos.
¿Pero cómo se lleva a cabo este proceso?, lo que pasa es que el calor va a fluir siempre desde un objeto más caliente a uno que está más frío y la velocidad con la que se lleve a cabo va a depender de cuanta es la diferencia de temperatura que exista entre un cuerpo y otro, si analizamos este fenómeno desde la física, esta transferencia está relacionada con el movimiento de los átomos o partículas entre sí.
Además el calor al ser una fuente de energía, tiene varias formas de generación, estas pueden ser:
- La combustión, por medio de una reacción química.
- A través de una reacción nuclear como las que se llevan a cabo dentro de una estrella.
- Disipación por microondas, electromecánica o por fricción.
La transferencia de calor se puede presentar de 3 formas que pueden producirse simultáneamente, aunque por lo general va a predominar una de ellas, estas son la propagación por conducción, la transmisión por radiación o el desplazamiento por convección.
Propagación del calor por conducción
Esta forma de propagación sólo se presenta en los objetos sólidos, esta forma de transferencia se da cuando se aplica calor a una parte del cuerpo calentándose para que a continuación, las partículas en esa parte del cuerpo obtengan mayor movilidad que las demás partes y posteriormente, cada partícula empezará a transferir el calor a las que la rodean, iniciando un proceso en cadena que finaliza por propagar el calor al cuerpo en su totalidad.
Si lo vemos desde el punto de vista atómico, este fenómeno se debe a que existe movimiento por parte de los electrones libres, causando una transferencia de calor en donde se transporta la energía a todo el objeto, este caso, llevándolo a la práctica, explica porque los metales son tan buenos conductores de calor, mientras que por el contrario el vidrio o la madera no tienen estas propiedades y se les considera aislantes térmicos.
La conducción es una forma de propagación que vemos a diario en nuestra vida cotidiana, la podemos ver en estos ejemplos:
- Como el calor que se transfiere por medio de una pared a las diferentes partes de la casa.
- Al calentar objetos metálicos en la cocina tales como ollas, ya que en ellas se va transfiriendo el calor desde la base hasta toda la olla, por este motivo estas tienen aislantes como plástico o madera para evitar que nos quememos al manipularlas.
Propagación del calor por radiación
A diferencia de la conducción y la convección, la radiación es una forma de propagación que se da cuando los objetos sin estar influenciados por el medio material o sin estar en contacto directo obtienen calor. Para entender la radiación, debemos saber que está va directamente relacionada a las ondas electromagnéticas (en especial, las ondas infrarrojas) que son invisibles al ojo humano.
Aunque el calor no se puede ver, si lo podemos percibir a través del tacto y la radiación está presente de forma masiva, ya sea como el mecanismo principal por el cual el Sol le da calor a la Tierra o cuando empieza a amanecer y poco a poco las montañas van recibiendo esta energía a medida que va saliendo el Sol, este fenómeno se como calor radiante.
Otros ejemplos prácticos son los siguientes:
- Cuando se calientan los alimentos que están dentro de un horno microondas, gracias a la transferencia de ondas electromagnéticas.
- El calor que se recibe por parte de una lámpara incandescente.
- La propagación que ofrecen los radiadores, que se usan para la calefacción de la casa emitida por las llamas.
Propagación del calor por convección
La característica principal que tiene esta forma de propagación es que se da sólo en los gases y en los líquidos pero ¿Cómo se da este proceso?, primero hay que inducir un cambio de temperatura en el recipiente que contiene el líquido o el gas, posteriormente las partículas que están al fondo del contenedor se calientan primero iniciando, al igual que en la conducción, un proceso en cadena de transferencia de calor que iniciara desde la parte más caliente y terminará en la parte menos caliente, dando como resultado que todo el objeto alcance una temperatura homogénea.
Un fenómeno muy interesante que se da, además de la transferencia de calor, es que la densidad del líquido o del gas, a medida de que avanza el proceso, se dilata, haciendo que disminuya y ascienda, por consiguiente la parte del recipiente que contiene el líquido más frío y denso descenderá, reiniciando el ciclo nuevamente.
Gracias a esta forma de propagación, elementos que son considerados como malos conductores de calor como el agua logran calentarse rápidamente, también podemos encontrar más casos tales como las brisas marinas, ya que gracias a que la Tierra obtienen calor de los rayos solares, logra calentar más rápidamente los mares y océanos, por lo tanto el aire que está en la superficie, al calentarse asciende, mientras que el aire que se ubica sobre la superficie de los océanos va a ocupar su lugar.
Podemos encontrar casos de convección en:
- Agua caliente como resultado de la transferencia de calor que se da entre la estufa caliente y la olla que contiene el líquido.
- Como sistema de funcionamiento de un globo aerostático que funciona por medio del aire caliente y este cuando se enfría causa que el globo descienda.
- Como transferencia entre el cuerpo y otro objeto, por ejemplo, cuando una persona va descalza deja un rastro tenue de calor en el piso