Existen varios métodos para transferir calor.
El proceso de transferir energía de un objeto a otro, o de una parte de un objeto a otra, se llama transferencia de calor en condiciones de no trabajo sino sólo de diferencia de temperatura. En la naturaleza, mientras exista una diferencia de temperatura entre objetos o entre diferentes partes de un mismo objeto, habrá transferencia de calor hasta que las temperaturas entre los objetos sean las mismas, por lo que la transferencia de calor es un fenómeno común.
Formas básicas de transferencia de calor
Existen tres formas básicas de transferencia de calor: conducción de calor, radiación de calor y convección de calor. Mientras exista una diferencia de temperatura dentro de un objeto o entre objetos, la energía térmica inevitablemente se transferirá de una temperatura alta a una temperatura baja en una o más de tres maneras: conducción térmica, radiación térmica y convección térmica.
Primero, la conducción de calor
La conducción de calor es un tipo de movimiento térmico sólo a través de las partículas dentro del objeto, en lugar del movimiento relativo causado por la diferencia de temperatura dentro del objeto o la Contacto directo de dos objetos diferentes La forma en que se transfiere el calor.
Los mecanismos internos de conducción del calor de materiales de distintas fases son diferentes. La conducción de calor dentro del gas es principalmente el resultado del movimiento térmico irregular y la colisión mutua de sus moléculas internas en un sólido no conductor; vibra cerca de la posición de equilibrio de su estructura reticular, transfiriendo energía a las moléculas adyacentes para lograr la conducción de calor; La conducción de calor en sólidos metálicos se logra mediante el movimiento de electrones libres entre las estructuras reticulares.
La conducción térmica es la principal forma de transferencia de calor en los sólidos. En fluidos como gases o líquidos, el proceso de conducción de calor suele ocurrir simultáneamente con la convección.
En segundo lugar, la radiación térmica
La radiación térmica es el proceso por el cual los objetos transfieren energía a través de ondas electromagnéticas. Debido al calor, la energía interna de un objeto se convierte en energía de ondas electromagnéticas.
Todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto producen radiación térmica. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la energía total irradiada. El espectro de radiación térmica es un espectro continuo y, en teoría, el rango de cobertura de longitud de onda puede oscilar entre 0 y el infinito. Normalmente, la radiación térmica viaja principalmente a través de longitudes de onda más largas de luz visible e infrarroja.
Cuando un objeto irradia energía hacia el exterior, también absorbe la energía irradiada por otros objetos. Si la energía irradiada por un objeto es exactamente igual a la energía absorbida al mismo tiempo, entonces el proceso de radiación está equilibrado y se denomina radiación equilibrada. En este momento, el objeto tiene una temperatura fija.
La radiación térmica puede transferir energía térmica de un objeto a otro a través del vacío a la velocidad de la luz. Siempre que la temperatura de cualquier objeto sea superior al cero absoluto, puede irradiar ondas electromagnéticas y ser absorbido por el objeto en energía térmica, llamada rayos de calor. La propagación de ondas electromagnéticas no requiere ningún medio y la radiación térmica es la única forma de transferencia de calor en el vacío.
En tercer lugar, la convección térmica
La convección térmica son las dos propiedades del fluido en un objeto que utilizan la expansión, contracción y desplazamiento térmicos para generar calor y transferir calor entre diferentes partes a diferentes temperaturas. .
Debido a que todas las partes del fluido están en contacto entre sí, además de la convección de calor causada por el movimiento general del fluido, también hay conducción de calor causada por el movimiento de partículas microscópicas en el fluido. .
El coeficiente de transferencia de calor por convección representa la capacidad de transferencia de calor por convección. Los principales factores que afectan el coeficiente de transferencia de calor por convección son: razones de flujo, condiciones de flujo, propiedades del fluido, propiedades de la superficie de transferencia de calor, etc. El coeficiente de transferencia de calor por convección se puede obtener mediante derivación teórica, análisis dimensional y experimentos.