¿Qué es la pérdida de calor? Definición

Las pérdidas de calor de los objetos más calientes ocurren por tres mecanismos. No hay material que pueda evitar por completo las pérdidas de calor, las pérdidas de calor solo se pueden minimizar. Ingenieria termal

Pérdidas de calor

ley cero de termodinámica-calorMientras que la energía térmica se refiere a la energía total de todas las moléculas dentro del objeto, el calor es la cantidad de energía que fluye de un cuerpo a otro de forma espontánea debido a su diferencia de temperatura. El calor es una forma de energía, pero es energía en tránsito . El calor no es una propiedad de un sistema. Sin embargo, la transferencia de energía como calor ocurre a nivel molecular como resultado de una diferencia de temperatura . Cuando existe una diferencia de temperatura , el calor fluye espontáneamente del sistema más cálido al sistema más frío , nunca al revés. Esta dirección de los procesos termodinámicos viene dada por elsegunda ley de la termodinámica .

Como resultado, cualquier objeto más caliente que el entorno debe perder continuamente una parte de su energía térmica. Este es un comportamiento natural de todos los objetos. Cuando se detiene el flujo de calor , se dice que están a la misma temperatura . Luego se dice que están en equilibrio térmico . Las pérdidas de calor de los objetos más calientes ocurren por tres mecanismos (individualmente o en combinación):

  • Conducción de calor . La conducción de calor, también llamada difusión, ocurre dentro de un cuerpo o entre dos cuerpos en contacto. Es el intercambio microscópico directo de la energía cinética de las partículas a través del límite entre dos sistemas. Cuando un objeto está a una temperatura diferente de otro cuerpo o su entorno
  • Convección de calor . La convección de calor depende del movimiento de la masa de una región del espacio a otra. La convección de calor ocurre cuando el flujo de un fluido (gas o líquido) transporta calor junto con el flujo de materia en el fluido.
  • Radiación Térmica . La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética, como la luz solar, sin necesidad de que la materia esté presente en el espacio entre los cuerpos.

Pérdidas de calor – Ropa

El propósito de la ropa es similar. Las propiedades aislantes de la ropa provienen de las propiedades aislantes del aire . Los gases poseen malas propiedades de conducción térmica en comparación con líquidos y sólidos, y por lo tanto son un buen material de aislamiento si pueden quedar atrapados (por ejemplo, en una estructura similar a la espuma). El aire y otros gases son generalmente buenos aislantes. Pero el principal beneficio es la ausencia de convección . Sin ropa, nuestros cuerpos en aire quieto calentarían el aire en contacto directo con la piel y pronto se volverían razonablemente cómodos porque el aire es un muy buen aislante. Debe agregarse, también en este caso el aire fluirá debido a la convección natural . En convección natural, el aire que rodea un cuerpo recibe calor y por expansión térmica se vuelve menos denso y se eleva. La expansión térmica del aire juega un papel crucial. En otras palabras, los componentes más pesados ​​(más densos) caerán, mientras que los componentes más ligeros (menos densos) se elevarán, lo que provocará un movimiento de aire a granel.

En el viento, el aire cálido que rodea nuestro cuerpo sería reemplazado por aire frío, aumentando así la diferencia de temperatura y la pérdida de calor del cuerpo. La ropa constituye una barrera para este aire en movimiento. El principal beneficio es la ausencia de convección a gran escala. Además, la ropa está hecha de materiales, que generalmente son buenos aislantes. Muchos materiales aislantes (por ejemplo, lana) funcionan simplemente al tener una gran cantidad de bolsas llenas de gas que disminuyen significativamente la conductividad térmica del material. La alternancia de la bolsa de gas y el material sólido hace que el calor se transfiera a través de muchas interfaces, lo que provoca una disminución rápida del coeficiente de transferencia de calor.

Pérdidas de calor – Aislamiento térmico

poliestireno expandido - aislamiento térmico
Aislamiento de poliestireno expandido

Para minimizar las pérdidas de calor en la industria y también en la construcción de edificios, el aislamiento térmico es ampliamente utilizado. El propósito del aislamiento térmico es reducir el coeficiente global de transferencia de calor mediante la adición de material con baja conductividad térmica .  El aislamiento térmico en los edificios es un factor importante para lograr el confort térmico de sus ocupantes. El aislamiento térmico reduce la pérdida de calor no deseada y también reduce la ganancia de calor no deseada . Por lo tanto, el aislamiento térmico puede disminuir las demandas de energía de los sistemas de calefacción y refrigeración. Debe agregarse, no hay material que pueda evitar por completo las pérdidas de calor, las pérdidas de calor solo se pueden minimizar.

Del mismo modo que para la ropa, el aislamiento térmico se basa en materiales de baja conductividad térmica y en su geometría (por ejemplo, ventanas de doble panel). Las propiedades aislantes de estos materiales provienen de las propiedades aislantes del aire. Muchos materiales aislantes (por ejemplo, lana de vidrio) funcionan simplemente al tener una gran cantidad de bolsas llenas de gas que evitan la convección a gran escala . La geometría de estos materiales también juega un papel crucial. Por ejemplo, aumentar el ancho de la capa de aire, como el uso de dos paneles de vidrio separados por un espacio de aire, reducirá la pérdida de calor más que simplemente aumentar el espesor del vidrio, ya que la conductividad térmica del aire es mucho menor que la del vidrio.

 

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