CALOR Y ENERGÍA INTERNA

RESPONDE :
¿Qué observas ?
¿Qué es la energía ?
¿Qué es la transferencia de la energía ?
¿Cómo se realiza la propagación del calor ?

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¿ Qué es la Energía ?

En todos los actos cotidianos se emplea algo de fuerza. Al levantarnos, peinarnos, caminar, correr, jugar, trabajar, etc. Siempre se necesita de fuerza para poder desenvolvernos con facilidad, según las exigencias del medio ambiente que nos rodee. La capacidad que posee una persona, o un objeto, para ejercer fuerza y realizar cualquier trabajo, se denomina: Energía . La energía es la capacidad de producir un trabajo en potencia o en acto. Por eso decimos que alguien tiene mucha energía cuando grandes actividades durante el día como: trabajar, estudiar o practicar deportes. Con el crecimiento de la población y el mayor desarrollo de la inteligencia humana, el hombre comienza a incrementar el rendimiento de su propia energía mediante el uso de utensilios y algunos instrumentos: la piedra labrada, para puntas de lanzas y flechas, arco para disparar con mas energía sus flechas, martillos para golpear con mas fuerza, etc. Posteriormente el hombre descubre que puede recurrir a otras fuentes de energía distintas a la de su propio esfuerzo físico: como la energía de los otros animales utilizada para arar, el tiro de cargas y el transporte del propio hombre. Con el correr de los siglos, todo el progreso del hombre se ha sustentado sobre estos dos pilares: La invención de instrumentos para multiplicar el rendimiento del trabajo: herramientas y máquinas. El descubrimiento de nuevas fuentes y formas de energía para sumarlas a la suya limitada y poder mover con ellas sus cada vez mas complicadas máquinas. Para darse cuenta de la importancia que tiene la energía en la vida del hombre moderno, bastaría con imaginar lo que ocurriría en una de nuestras modernas ciudades si de pronto desaparecieran todas las formas y fuentes de energía que el hombre ha venido descubriendo y desarrollando. Veámoslo: La ciudad se quedaría a oscuras por falta de electricidad y en las casas prácticamente todo dejará de funcionar: lavadora, televisor, nevera, radio, plancha, ventiladores, aire acondicionado, etc. ¿ Nos alumbraríamos con velas, o cocinaríamos con gas?. No, porque el fuego y el gas son también energía y si desaparece la energía sólo nos quedarían nuestras fuerzas y nada mas. Nada podría funcionar si nos quedamos sin gas, petróleo, carbón, electricidad. No funcionarían los carros, camiones, barcos Si desapareciera la energía, prácticamente desaparecería la civilización y gran parte de la humanidad. Para entender la importancia que hoy día tiene la energía, basta con remontarnos un poco a la historia y hacer un breve recuento de las actividades del hombre y su evolución. En los primeros tiempos el hombre utilizaba únicamente sus fuerzas para alimentarse, divertirse y comunicarse con sus semejantes. Esto significa que utilizaba su propia energía física, en la caza, pesca, recolección de frutas silvestres, confección de sus rudimentarios vestidos y viviendas, etc.

 Transferencia de calor.- En física, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.

Formas como se transfiere el calor

El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego. La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.

Conducción

En los sólidos el calor se propaga por conducción. La conducción es la forma que tiene el calor de propagarse por los sólidos. La agitación de las moléculas próximas al foco de calor se propaga a las moléculas vecinas sin que se muevan de lugar. Hay sólidos que son buenos conductores del calor, como los metales, y otros que conducen con dificultad el calor, como la madera o el corcho. Por eso, las paredes de las casas se recubren de estos materiales, para asegurar un buen aislamiento térmico.
El calor también puede ser conducido a través de líquidos y gases. La conducción se verifica mediante la transferencia de energía de movimiento entre moléculas adyacentes. En un gas, donde las moléculas “más calientes” tienen más energía y movimientos, se encargan de impartir energía a moléculas colindantes que están en niveles energéticos más bajos. Este tipo de transferencia siempre está presente, en mayor o menor grado, en sólidos líquidos y gases en los que exista un gradiente de temperaturas. En la conducción, la energía también puede transferirse por medio de electrones “libres” que es un proceso muy importante en los sólidos metálicos.

Convección

En los líquidos y en los gases el calor se propaga por convección. Las moléculas calientes de un líquido o de un gas tienen tendencia a elevarse, mientras que las moléculas frías tienden a descender. Así, se forman unas corrientes, llamadas de convección, que ayudan a transportar el calor a todas partes. Pueden observarse estas corrientes en un recipiente de agua que se está calentando echando serrín en él.
La transferencia de calor por convección implica el transporte de calor a través de una fase y el mezclado de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Además, con frecuencia involucra también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido.
Existe una diferencia entre la transferencia de calor por convección forzada en la que se provoca el flujo de un fluido sobre una superficie sólida por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico y la convección libre o natural, en la cual un fluido más caliente o más frío que está en contacto con la superficie sólida, causa una circulación debido a la diferencia de densidades que resulta del gradiente de temperaturas en el fluido.

Radiación

El calor del Sol llega a la Tierra después de un largo viaje a través del espacio vacío. El calor del Sol no se propaga ni por conducción, ni por convección. Esta forma de propagación de la energía calorífica que no precisa soporte material se denomina radiación. Este tipo de propagación del calor también se da en lámparas eléctricas.
La radiación es la transferencia de energía a través del espacio por medio de ondas electromagnéticas, de manera similar a las ondas electromagnéticas que propagan y transfieren la luz. La transferencia radiante de calor se rige por las mismas leyes que dictan el comportamiento de la transferencia de luz. Los sólidos y los líquidos tienden a absorber la radiación que está siendo transferida a través de ellos, por lo que la radiación adquiere su principal importancia en la transferencia a través del espacio o de gases.